JP3313139B2 - 交流電動機の電流制御装置 - Google Patents
交流電動機の電流制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、交流電動機の電流制御
装置に関し、特にソフトウエア制御（ディジタル制御）
によって交流電動機を制御する電流制御装置に関する。
装置に関し、特にソフトウエア制御（ディジタル制御）
によって交流電動機を制御する電流制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来行われている３相交流電動機
の電流制御部のブロック図である。図２において、１は
位相補正回路、２R ，２S ，２T はＲ相，Ｓ相，Ｔ相の
電流ループ回路であり、ＩＰ（積分比例）制御によって
電流制御が行われている。３は電流ループの積分要素で
あり、Ｋ１は積分ゲイン、４は比例要素でＫ２は比例ゲ
インである。また、要素５は電動機の伝達関数の項であ
り、Ｒは巻線の抵抗、Ｌは巻線インダクタンスである。
なお、図２にはＲ相の電流ループのみを詳細に記載し、
他のＳ相，Ｔ相の電流ループはＲ相と同じであるので省
略して図示している。
の電流制御部のブロック図である。図２において、１は
位相補正回路、２R ，２S ，２T はＲ相，Ｓ相，Ｔ相の
電流ループ回路であり、ＩＰ（積分比例）制御によって
電流制御が行われている。３は電流ループの積分要素で
あり、Ｋ１は積分ゲイン、４は比例要素でＫ２は比例ゲ
インである。また、要素５は電動機の伝達関数の項であ
り、Ｒは巻線の抵抗、Ｌは巻線インダクタンスである。
なお、図２にはＲ相の電流ループのみを詳細に記載し、
他のＳ相，Ｔ相の電流ループはＲ相と同じであるので省
略して図示している。
【０００３】速度ループ等から出力される電流指令Ｉに
対して、位相補正回路１はロータの電気角位置α、及び
電動機の速度フィードバック値ｆｖより各相の電流指令
ＩR，ＩS ，ＩT を求め出力する。すなわち、ロータの
電気角位置αに電動機の速度に応じて位相進み量（角）
βを加算し、その角度の２π／３位相差のある正弦波信
号を電流指令Ｉに乗じて各相の電流指令を出力する。例
えば、ＩR ＝Ｉｓｉｎ（α＋β），ＩS ＝Ｉｓｉｎ［α
＋β＋（２π／３）］，ＩT ＝Ｉｓｉｎ［α＋β−（２
π／３）］のＲ，Ｓ，Ｔ相の電流指令を出力する。
対して、位相補正回路１はロータの電気角位置α、及び
電動機の速度フィードバック値ｆｖより各相の電流指令
ＩR，ＩS ，ＩT を求め出力する。すなわち、ロータの
電気角位置αに電動機の速度に応じて位相進み量（角）
βを加算し、その角度の２π／３位相差のある正弦波信
号を電流指令Ｉに乗じて各相の電流指令を出力する。例
えば、ＩR ＝Ｉｓｉｎ（α＋β），ＩS ＝Ｉｓｉｎ［α
＋β＋（２π／３）］，ＩT ＝Ｉｓｉｎ［α＋β−（２
π／３）］のＲ，Ｓ，Ｔ相の電流指令を出力する。
【０００４】電流ループの動作をＲ相について説明する
と、Ｒ相の電流指令ＩR から電流検出器等で検出された
Ｒ相の実電流のフイードバック値ｆRIを減じて電流偏差
を求め、この電流偏差を積分し積分ゲインＫ１を乗じ
（要素３）、得られた値からフイードバック値ｆRIに比
例ゲインＫ２を乗じた（要素４）値を減じてＰＷＭ指令
を求め、このＰＷＭ指令でＰＷＭ処理を行い電動機を駆
動する。なお、Ｓ相，Ｔ相の電流ルー処理も同様であ
る。
と、Ｒ相の電流指令ＩR から電流検出器等で検出された
Ｒ相の実電流のフイードバック値ｆRIを減じて電流偏差
を求め、この電流偏差を積分し積分ゲインＫ１を乗じ
（要素３）、得られた値からフイードバック値ｆRIに比
例ゲインＫ２を乗じた（要素４）値を減じてＰＷＭ指令
を求め、このＰＷＭ指令でＰＷＭ処理を行い電動機を駆
動する。なお、Ｓ相，Ｔ相の電流ルー処理も同様であ
る。
【０００５】電流ループの積分ゲインＫ１，比例ゲイン
Ｋ２の値は、ＰＷＭ制御を行うインバータの供給電圧Ｖ
cc，電動機の諸定数すなわち巻線抵抗Ｒ及び巻線インダ
クタンスＬ，駆動アンプの最大許容電流Ｉmax ，その他
諸定数の関数として求められる。すなわち、ＰＷＭ制御
を行うインバータの供給電圧Ｖccに注目して積分ゲイン
Ｋ１，比例ゲインＫ２を表すと、次の式で表される。
Ｋ２の値は、ＰＷＭ制御を行うインバータの供給電圧Ｖ
cc，電動機の諸定数すなわち巻線抵抗Ｒ及び巻線インダ
クタンスＬ，駆動アンプの最大許容電流Ｉmax ，その他
諸定数の関数として求められる。すなわち、ＰＷＭ制御
を行うインバータの供給電圧Ｖccに注目して積分ゲイン
Ｋ１，比例ゲインＫ２を表すと、次の式で表される。
【０００６】 Ｋ１＝ｋ１・Ｖcc Ｋ２＝ｋ２・Ｖcc ただし、ｋ１＝ｋ１（Ｒ，Ｌ，Ｉmax ，etc ），ｋ２＝
ｋ２（Ｒ，Ｌ，Ｉmax，etc ）である。
ｋ２（Ｒ，Ｌ，Ｉmax，etc ）である。
【０００７】上記電動機の諸定数は電動機の構造、特に
磁気回路の構造によって大きく影響を受けることから、
従来、上記積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２の値は、実
際の電動機の使用状態で、評価試験を行い適宜修正しな
がら最適値を求める方法がとられ、電流ループが安定に
保たれる範囲内で最大のゲインにし、電流ループの特性
を最大限にする（周波数帯域を最大限に延ばす）ように
設定される。
磁気回路の構造によって大きく影響を受けることから、
従来、上記積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２の値は、実
際の電動機の使用状態で、評価試験を行い適宜修正しな
がら最適値を求める方法がとられ、電流ループが安定に
保たれる範囲内で最大のゲインにし、電流ループの特性
を最大限にする（周波数帯域を最大限に延ばす）ように
設定される。
【０００８】また、位相補正回路１による位相進め量
は、従来、図３に示すように、電動機の速度が所定値に
なるまでは速度に比例して直線的に進め量βを増大さ
せ、所定値以上はこの進め量βをクランプして位相進め
制御を行っている。
は、従来、図３に示すように、電動機の速度が所定値に
なるまでは速度に比例して直線的に進め量βを増大さ
せ、所定値以上はこの進め量βをクランプして位相進め
制御を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したよう
に、電流ループの積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２の値
は、ＰＷＭ制御を行うインバータの供給電圧Ｖccに比例
する。そのため、この電圧Ｖccが決まらなければ、最適
の積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２は設定できないこと
を意味する。例えば、供給電圧Ｖccを２００Ｖとして最
適の積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２を設定し、電動機
加速時の電流（１相）波形を求めると、図７のようにな
る。図７において、横軸は時間、縦軸は電流値及び速度
である。一方、積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２を供給
電圧Ｖccを２００Ｖで最適にしたまま、インバータの供
給電圧を２５３Ｖにすると、図８に示すような電流波形
となり、駆動電流が加速開始時に（ａ）に示すように発
振していることが分かる。
に、電流ループの積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２の値
は、ＰＷＭ制御を行うインバータの供給電圧Ｖccに比例
する。そのため、この電圧Ｖccが決まらなければ、最適
の積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２は設定できないこと
を意味する。例えば、供給電圧Ｖccを２００Ｖとして最
適の積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２を設定し、電動機
加速時の電流（１相）波形を求めると、図７のようにな
る。図７において、横軸は時間、縦軸は電流値及び速度
である。一方、積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２を供給
電圧Ｖccを２００Ｖで最適にしたまま、インバータの供
給電圧を２５３Ｖにすると、図８に示すような電流波形
となり、駆動電流が加速開始時に（ａ）に示すように発
振していることが分かる。
【００１０】また、位相補正回路１による位相進め量β
の値もインバータの供給電圧によって最適値があり、図
４に示すように、該供給電圧が高い場合には、位相進め
量βをクランプする速度は高く、かつクランプ位相進め
量βは小さい。しかし、インバータの供給電圧が低い
と、位相進め量βをクランプする速度は低く、かつクラ
ンプする位相進め量βは大きい。
の値もインバータの供給電圧によって最適値があり、図
４に示すように、該供給電圧が高い場合には、位相進め
量βをクランプする速度は高く、かつクランプ位相進め
量βは小さい。しかし、インバータの供給電圧が低い
と、位相進め量βをクランプする速度は低く、かつクラ
ンプする位相進め量βは大きい。
【００１１】例えば、インバータの供給電圧Ｖccが２２
０Ｖで最適なように、位相進め量βを図３のように設定
して位相進め制御を行うようにした場合において、イン
バータの供給電圧が１８５Ｖであると図９に示すように
位相進み不足が生じ高速領域での最大トルクが減少す
る。また、インバータの供給電圧Ｖccが２５３Ｖである
と、図１０に示すように、位相進み過剰となり低速領域
から最大トルクの減少が生じる。
０Ｖで最適なように、位相進め量βを図３のように設定
して位相進め制御を行うようにした場合において、イン
バータの供給電圧が１８５Ｖであると図９に示すように
位相進み不足が生じ高速領域での最大トルクが減少す
る。また、インバータの供給電圧Ｖccが２５３Ｖである
と、図１０に示すように、位相進み過剰となり低速領域
から最大トルクの減少が生じる。
【００１２】インバータの電圧供給源の電圧は、日本に
おいては、２００Ｖでほぼ統一されているが、米国で
は、２３０Ｖと高く、変電所付近ではさらにこれよりも
高い、また、僻地ではこれより低いという地域格差もあ
る。さらに、アンプがトランス接続を想定して設計され
ている場合があり、この場合には、日本においては、ト
ランス出力として１８５Ｖが一般的である。
おいては、２００Ｖでほぼ統一されているが、米国で
は、２３０Ｖと高く、変電所付近ではさらにこれよりも
高い、また、僻地ではこれより低いという地域格差もあ
る。さらに、アンプがトランス接続を想定して設計され
ている場合があり、この場合には、日本においては、ト
ランス出力として１８５Ｖが一般的である。
【００１３】これらのことを考えると、米国の場合±１
０％の電圧変動があると考えて、インバータへの供給電
圧源の電圧は１８５Ｖから２３０×１．１＝２５３Ｖま
での約７０Ｖの幅があると考えた方がよい。そのため、
供給電圧Ｖcc＝１８５Ｖで最適の電流ループの各ゲイン
Ｋ１，Ｋ２を設定した場合には、供給電圧Ｖcc＝２５３
Ｖでは制御不能が生じる。逆に、供給電圧Ｖcc＝２５３
Ｖで電流ループの各ゲインＫ１，Ｋ２を設定したときに
は、供給電圧Ｖcc＝１８５Ｖのとき周波数帯域が降下
し、制御系の遅れを生じることとなる。
０％の電圧変動があると考えて、インバータへの供給電
圧源の電圧は１８５Ｖから２３０×１．１＝２５３Ｖま
での約７０Ｖの幅があると考えた方がよい。そのため、
供給電圧Ｖcc＝１８５Ｖで最適の電流ループの各ゲイン
Ｋ１，Ｋ２を設定した場合には、供給電圧Ｖcc＝２５３
Ｖでは制御不能が生じる。逆に、供給電圧Ｖcc＝２５３
Ｖで電流ループの各ゲインＫ１，Ｋ２を設定したときに
は、供給電圧Ｖcc＝１８５Ｖのとき周波数帯域が降下
し、制御系の遅れを生じることとなる。
【００１４】そこで、本発明の目的は、インバータの供
給電圧がどの様なものでも、最適の電流制御ができる交
流電動機の電流制御装置を提供することにある。
給電圧がどの様なものでも、最適の電流制御ができる交
流電動機の電流制御装置を提供することにある。
【００１５】
【問題を解決するための手段】本発明は、インバータに
供給する最大電圧及び最小電圧に対する位相進み量のク
ランプ値及び該クランプ値に対応する電動機のクランプ
速度の最適値を記憶しておき、該最適値より実際に使用
する供給電源電圧に対する位相進み量のクランプ値及び
電動機のクランプ速度を求め、該クランプ値、クランプ
速度より位相進め制御を行い交流電動機を駆動する。こ
れにより、インバータの供給源電電圧が上記最大電圧と
最小電圧の間にある限り、最適の位相進め制御ができ
る。
供給する最大電圧及び最小電圧に対する位相進み量のク
ランプ値及び該クランプ値に対応する電動機のクランプ
速度の最適値を記憶しておき、該最適値より実際に使用
する供給電源電圧に対する位相進み量のクランプ値及び
電動機のクランプ速度を求め、該クランプ値、クランプ
速度より位相進め制御を行い交流電動機を駆動する。こ
れにより、インバータの供給源電電圧が上記最大電圧と
最小電圧の間にある限り、最適の位相進め制御ができ
る。
【００１６】また、インバータに供給する基準電圧での
電流ループゲインの最適値をも記憶しておき、実際に使
用するインバータへの供給電源電圧が設定されることに
よって、最適の位相進み量のクランプ値及び電動機のク
ランプ速度を自動的に求め、このクランプ値、クランプ
速度より位相進め制御を行うと共に、電流ループ処理に
よって得られたＰＷＭ指令に上記基準電圧を上記設定供
給電源電圧で除した値を乗じて補正されたＰＷＭ指令と
して出力し交流電動機を駆動するようにした。これによ
り、電流ループのゲインを最適の値にすることができ
る。
電流ループゲインの最適値をも記憶しておき、実際に使
用するインバータへの供給電源電圧が設定されることに
よって、最適の位相進み量のクランプ値及び電動機のク
ランプ速度を自動的に求め、このクランプ値、クランプ
速度より位相進め制御を行うと共に、電流ループ処理に
よって得られたＰＷＭ指令に上記基準電圧を上記設定供
給電源電圧で除した値を乗じて補正されたＰＷＭ指令と
して出力し交流電動機を駆動するようにした。これによ
り、電流ループのゲインを最適の値にすることができ
る。
【００１７】
【作用】使用するインバータの供給源電に応じて位相進
め量のクランプ値及びクランプ速度が求められ、このク
ランプ値、クランプ速度によって速度に応じた位相進め
量によって位相進め制御が実施される。そのため、位相
進み不足、位相進み過剰の現象は生じなく、最適の位相
進め制御ができる。 さらに、該基準電圧より使用供給電
圧が大きい場合には、補正されたＰＷＭ指令は補正前の
指令より小さくなり、電流ループの周波数帯域を最適な
ものにする。また、該基準電圧より使用供給電圧が小さ
い場合には、補正されたＰＷＭ指令は補正前の指令より
大きくなり、この場合も電流ループの周波数帯域を最適
なものにする。
め量のクランプ値及びクランプ速度が求められ、このク
ランプ値、クランプ速度によって速度に応じた位相進め
量によって位相進め制御が実施される。そのため、位相
進み不足、位相進み過剰の現象は生じなく、最適の位相
進め制御ができる。 さらに、該基準電圧より使用供給電
圧が大きい場合には、補正されたＰＷＭ指令は補正前の
指令より小さくなり、電流ループの周波数帯域を最適な
ものにする。また、該基準電圧より使用供給電圧が小さ
い場合には、補正されたＰＷＭ指令は補正前の指令より
大きくなり、この場合も電流ループの周波数帯域を最適
なものにする。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の１実施例の電流制御部のブロ
ック図であり、図２に示す従来の電流制御部と相違する
点は、各相の電流ループ回路において、ＩＰ制御されて
出力されたＰＷＭ指令に対してゲイン補正のための要素
６が付加されている点である。このゲイン補正要素６に
よって補正されたＰＷＭ指令によってＰＷＭ制御が実行
されて電動機は駆動されるものである。なお、他の構成
は図２に示す従来の電流制御部の要素と同一であり、参
照符号も同一の符号を使用している。
ック図であり、図２に示す従来の電流制御部と相違する
点は、各相の電流ループ回路において、ＩＰ制御されて
出力されたＰＷＭ指令に対してゲイン補正のための要素
６が付加されている点である。このゲイン補正要素６に
よって補正されたＰＷＭ指令によってＰＷＭ制御が実行
されて電動機は駆動されるものである。なお、他の構成
は図２に示す従来の電流制御部の要素と同一であり、参
照符号も同一の符号を使用している。
【００１９】このゲイン補正のための要素６はＩＰ制御
されて出力されたＰＷＭ指令に対して係数Ｖcpを乗じて
電流ループのゲインを補正するものである。基準となる
インバータの供給電圧をＶｓとし、この基準電圧Ｖｓに
おいて最適の電流ループの積分ゲインＫ１，比例ゲイン
Ｋ２を決め設定し、電動機を使用するときにインバータ
の供給電圧Ｖccを電動機を制御する制御装置に設定し、
この設定値に基づいて、上記係数Ｖcpを次のように決定
し制御する。 Ｖcp＝Ｖｓ／Ｖcc 例えば、基準電圧Ｖｓを２００Ｖとすれば、上記係数Ｖ
cpは２００／Ｖccとなり、使用するインバータの供給電
圧Ｖccがこの基準電圧Ｖｓ＝２００Ｖより高ければ、係
数Ｖcpは「１」より小さくなり電流ループのゲインは小
さくなる。また、基準電圧Ｖｓ＝２００Ｖより供給電圧
Ｖccが低くなれば、係数は「１」より大きくなり、電流
ループのゲインは大きくなる。係数Ｖcpが「１」より小
さくなり補正されたＰＷＭ指令の大きさが補正前のＰＷ
Ｍ指令の大きさより小さくなると、ＰＷＭのオン幅がそ
の分短縮されることになるので、電流ループの帯域を等
価とするような働きとなる。係数Ｖcpが「１」より大き
いときにはＰＷＭのオン幅は大きくなり同様に、電流ル
ープの周波数帯域を等価とする。その結果、電流ループ
のゲインはインバータの供給電圧Ｖccが変わっても、常
に最適のゲインに保持される。
されて出力されたＰＷＭ指令に対して係数Ｖcpを乗じて
電流ループのゲインを補正するものである。基準となる
インバータの供給電圧をＶｓとし、この基準電圧Ｖｓに
おいて最適の電流ループの積分ゲインＫ１，比例ゲイン
Ｋ２を決め設定し、電動機を使用するときにインバータ
の供給電圧Ｖccを電動機を制御する制御装置に設定し、
この設定値に基づいて、上記係数Ｖcpを次のように決定
し制御する。 Ｖcp＝Ｖｓ／Ｖcc 例えば、基準電圧Ｖｓを２００Ｖとすれば、上記係数Ｖ
cpは２００／Ｖccとなり、使用するインバータの供給電
圧Ｖccがこの基準電圧Ｖｓ＝２００Ｖより高ければ、係
数Ｖcpは「１」より小さくなり電流ループのゲインは小
さくなる。また、基準電圧Ｖｓ＝２００Ｖより供給電圧
Ｖccが低くなれば、係数は「１」より大きくなり、電流
ループのゲインは大きくなる。係数Ｖcpが「１」より小
さくなり補正されたＰＷＭ指令の大きさが補正前のＰＷ
Ｍ指令の大きさより小さくなると、ＰＷＭのオン幅がそ
の分短縮されることになるので、電流ループの帯域を等
価とするような働きとなる。係数Ｖcpが「１」より大き
いときにはＰＷＭのオン幅は大きくなり同様に、電流ル
ープの周波数帯域を等価とする。その結果、電流ループ
のゲインはインバータの供給電圧Ｖccが変わっても、常
に最適のゲインに保持される。
【００２０】図５は交流電動機を制御する制御装置のプ
ロセッサが電流ループ処理周期毎に実施する処理のフロ
ーチャートである。この実施例では、上記基準電圧Ｖｓ
を２００Ｖとし、この基準電圧に対して最適の電流ルー
プの積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２が設定されている
ものとする。そこで、まず、使用するインバータの供給
電圧Ｖccを制御装置に設定し、電動機を駆動すると、制
御装置のプロセッサは、電流ループ処理周期毎、図５の
処理を実施する。
ロセッサが電流ループ処理周期毎に実施する処理のフロ
ーチャートである。この実施例では、上記基準電圧Ｖｓ
を２００Ｖとし、この基準電圧に対して最適の電流ルー
プの積分ゲインＫ１，比例ゲインＫ２が設定されている
ものとする。そこで、まず、使用するインバータの供給
電圧Ｖccを制御装置に設定し、電動機を駆動すると、制
御装置のプロセッサは、電流ループ処理周期毎、図５の
処理を実施する。
【００２１】各相電流指令を読取ると共に各相の電流フ
ィードバック値を読取り、従来と同様に各電流ループ処
理を行い各ＰＷＭ指令を算出する（ステップＳ１〜Ｓ
３）。次に、算出されたＰＷＭ指令に設定された供給電
圧Ｖccに基づいて算出される係数Ｖcp（＝２００／Ｖc
c）を乗じて補正されたＰＷＭ指令を算出しこの補正Ｐ
ＷＭ指令を出力しＰＷＭ処理を実行させ（ステップＳ
４，Ｓ５）、電流ループの当該処理を終了する。
ィードバック値を読取り、従来と同様に各電流ループ処
理を行い各ＰＷＭ指令を算出する（ステップＳ１〜Ｓ
３）。次に、算出されたＰＷＭ指令に設定された供給電
圧Ｖccに基づいて算出される係数Ｖcp（＝２００／Ｖc
c）を乗じて補正されたＰＷＭ指令を算出しこの補正Ｐ
ＷＭ指令を出力しＰＷＭ処理を実行させ（ステップＳ
４，Ｓ５）、電流ループの当該処理を終了する。
【００２２】上記実施例では、電流ループのゲインをイ
ンバータの供給電圧Ｖccに応じて変化させたものである
が、上述したように、インバータの供給電圧Ｖccによっ
て位相進め量βの最適値は変動する。そこで、この位相
進め量の補正を行う第２の実施例を以下説明する。使用
するインバータの供給電圧の最大値及び最小値における
進め量のクランプチ及びそのクランプする速度の最適値
を実験等で求める。インバータの供給電圧の最大値が２
５３Ｖとし、その時の最適のクランプする速度がＭで進
め量βのクランプ値がφとして求められ、また、インバ
ータの供給電圧の最小値が１８５Ｖとし、その時の最適
のクランプする速度がＮで進め量βのクランプ値がθと
して求められたとする。そして、これらのデータより、
図４に示すように、インバータの供給電圧がＶccのとき
における進め量のクランプ値ψ及びクランプする速度Ｌ
を次のように内挿して求める。
ンバータの供給電圧Ｖccに応じて変化させたものである
が、上述したように、インバータの供給電圧Ｖccによっ
て位相進め量βの最適値は変動する。そこで、この位相
進め量の補正を行う第２の実施例を以下説明する。使用
するインバータの供給電圧の最大値及び最小値における
進め量のクランプチ及びそのクランプする速度の最適値
を実験等で求める。インバータの供給電圧の最大値が２
５３Ｖとし、その時の最適のクランプする速度がＭで進
め量βのクランプ値がφとして求められ、また、インバ
ータの供給電圧の最小値が１８５Ｖとし、その時の最適
のクランプする速度がＮで進め量βのクランプ値がθと
して求められたとする。そして、これらのデータより、
図４に示すように、インバータの供給電圧がＶccのとき
における進め量のクランプ値ψ及びクランプする速度Ｌ
を次のように内挿して求める。
【００２３】 Ｌ＝Ｎ＋（Ｍ−Ｎ）×（Ｖcc−１８５）／（２５３−１８５） …（１） ψ＝θ＋（φ−θ）×（Ｖcc−１８５）／（２５３−１８５） …（２） そこで、使用するインバータの供給電圧Ｖccが決まる
と、上記１式及び２式より進め量のクランプ値ψ及びク
ランプする速度Ｌを求め、これらの値を電動機を制御す
る制御装置に設定する。もしくは、制御装置に上記Ｎ，
Ｍ，θ，φの値及び１式，２式の演算式をセットしてお
き、インバータの供給電圧Ｖccを設定することによって
制御装置のプロセッサによって上記１式，２式の演算を
行ってクランプ値ψ及びクランプする速度Ｌを求めるよ
うにしてもよい。
と、上記１式及び２式より進め量のクランプ値ψ及びク
ランプする速度Ｌを求め、これらの値を電動機を制御す
る制御装置に設定する。もしくは、制御装置に上記Ｎ，
Ｍ，θ，φの値及び１式，２式の演算式をセットしてお
き、インバータの供給電圧Ｖccを設定することによって
制御装置のプロセッサによって上記１式，２式の演算を
行ってクランプ値ψ及びクランプする速度Ｌを求めるよ
うにしてもよい。
【００２４】図６は、制御装置のプロセッサが実施する
この位相進め処理のフローチャートであり、プロセッサ
は速度ループ処理周期毎（もしくは電流ループ処理周期
毎）に図６に示す処理を実行し、まず、速度ループ処理
で求められる電流指令Ｉを読取と共に速度フィードバッ
ク値ｆｖを読取る（ステップＴ１，Ｔ２）。さらに、ロ
ータ電気角αを読取る（ステップＴ３）。そして、ステ
ップＴ２で読取った速度フィードバック値ｆｖの値が設
定値若しくは計算されたクランプ速度Ｌ以上か否か判断
し（ステップＴ４）、小さければ、設定（もしくは算出
された）クランプ値ψ，クランプ速度Ｌ及び速度フィー
ドバック値ｆｖより、次の演算を行って位相進み量βを
求める（ステップＳＴ５）。
この位相進め処理のフローチャートであり、プロセッサ
は速度ループ処理周期毎（もしくは電流ループ処理周期
毎）に図６に示す処理を実行し、まず、速度ループ処理
で求められる電流指令Ｉを読取と共に速度フィードバッ
ク値ｆｖを読取る（ステップＴ１，Ｔ２）。さらに、ロ
ータ電気角αを読取る（ステップＴ３）。そして、ステ
ップＴ２で読取った速度フィードバック値ｆｖの値が設
定値若しくは計算されたクランプ速度Ｌ以上か否か判断
し（ステップＴ４）、小さければ、設定（もしくは算出
された）クランプ値ψ，クランプ速度Ｌ及び速度フィー
ドバック値ｆｖより、次の演算を行って位相進み量βを
求める（ステップＳＴ５）。
【００２５】β＝ψ×ｆｖ／Ｌ また、ステップＴ４で速度フィードバック値ｆｖの値が
設定クランプ速度Ｌ以上と判断された場合には、位相進
め量βを設定クランプ量ψにセットし（ステップＴ
６）、ステップＴ３で求めたロータ電気各αにこの位相
進め量βを加算した電気角（α＋β）に対する各相正弦
波を求め、これらの値に電流指令Ｉを乗じて各相電流指
令を出力する。すなわち、ＩR ＝Ｉｓｉｎ（α＋β），
ＩS ＝Ｉｓｉｎ［α＋β＋（２π／３）］，ＩT ＝Ｉｓ
ｉｎ［α＋β−（２π／３）］のＲ，Ｓ，Ｔ相の電流指
令を出力する。電流ループ処理利では図５に示す上述し
た処理を実行することになる。
設定クランプ速度Ｌ以上と判断された場合には、位相進
め量βを設定クランプ量ψにセットし（ステップＴ
６）、ステップＴ３で求めたロータ電気各αにこの位相
進め量βを加算した電気角（α＋β）に対する各相正弦
波を求め、これらの値に電流指令Ｉを乗じて各相電流指
令を出力する。すなわち、ＩR ＝Ｉｓｉｎ（α＋β），
ＩS ＝Ｉｓｉｎ［α＋β＋（２π／３）］，ＩT ＝Ｉｓ
ｉｎ［α＋β−（２π／３）］のＲ，Ｓ，Ｔ相の電流指
令を出力する。電流ループ処理利では図５に示す上述し
た処理を実行することになる。
【００２６】図１１，図１２はクランプ速度及びクラン
プ量をインバータの供給電源電圧が２００ｖ〜２３０ｖ
で最適な値に設定して、電動機を駆動したときの、速度
に対する最大出力トルクの関係を実験によって求めた図
であり、図１１は、２５３Ｖのインバータの供給電源電
圧で本発明を適用せずに電動機を駆動したときの図であ
る。これに対して、図１２は、本発明の位相進み制御を
適用して２５３Ｖのインバータの供給電源電圧、電動機
を駆動したときの、速度に対する最大出力トルクの関係
を実験によって求めた図である。この図１１、図１２よ
り分かるように、本発明を適用したときの方が理想的な
最大出力トルクカーブを得ていることが分かる。
プ量をインバータの供給電源電圧が２００ｖ〜２３０ｖ
で最適な値に設定して、電動機を駆動したときの、速度
に対する最大出力トルクの関係を実験によって求めた図
であり、図１１は、２５３Ｖのインバータの供給電源電
圧で本発明を適用せずに電動機を駆動したときの図であ
る。これに対して、図１２は、本発明の位相進み制御を
適用して２５３Ｖのインバータの供給電源電圧、電動機
を駆動したときの、速度に対する最大出力トルクの関係
を実験によって求めた図である。この図１１、図１２よ
り分かるように、本発明を適用したときの方が理想的な
最大出力トルクカーブを得ていることが分かる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、特別なハードウエアを必要と
せず、従来から実施されている交流電動機を制御するプ
ロセッサによって、インバータの供給電源電圧が異なっ
ても最適の電流ループのゲインに設定され、かつ、最適
の位相進め制御が実行することができるので、交流電動
機が使用される国や場所によってインバータの供給電源
電圧が異なっても、特別なハードウエアを付加すること
なく、制御系の特性を低下させることなく交流電動機を
最適に制御することができる。
せず、従来から実施されている交流電動機を制御するプ
ロセッサによって、インバータの供給電源電圧が異なっ
ても最適の電流ループのゲインに設定され、かつ、最適
の位相進め制御が実行することができるので、交流電動
機が使用される国や場所によってインバータの供給電源
電圧が異なっても、特別なハードウエアを付加すること
なく、制御系の特性を低下させることなく交流電動機を
最適に制御することができる。
【図１】本発明の一実施例による交流電動機の電流制御
部のブロック図である。
部のブロック図である。
【図２】交流電動機の従来の電流制御部のブロック図で
ある。
ある。
【図３】位相進め制御による位相進め量を説明する説明
図である。
図である。
【図４】本発明の一実施例における位相進め量を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図５】本発明の一実施例における速度ループ処理のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例におれる位相進め制御のフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図７】インバータの供給電圧が２００Ｖで、該供給電
圧に適した電流ループゲインで交流電動機を駆動したと
きの速度波形と電流波形を示す図である。
圧に適した電流ループゲインで交流電動機を駆動したと
きの速度波形と電流波形を示す図である。
【図８】インバータの供給電圧が２００Ｖのとき最適と
した電流ループゲインで、供給電圧を２５３Ｖで交流電
動機を駆動したときの速度波形と電流波形を示す図であ
る。
した電流ループゲインで、供給電圧を２５３Ｖで交流電
動機を駆動したときの速度波形と電流波形を示す図であ
る。
【図９】インバータの供給電圧が低く位相進み不足が生
じていることを示す図である。
じていることを示す図である。
【図１０】インバータの供給電圧が高く位相進み過剰が
生じていることを示す図である。
生じていることを示す図である。
【図１１】クランプ速度及びクランプ量をインバータの
供給電源電圧が２００ｖ〜２３０ｖで最適な値に設定し
て、２５３Ｖのインバータの供給電源電圧で本発明を適
用せずに電動機を駆動したときの速度に対する最大出力
トルクの関係を実験によって求めた図である。
供給電源電圧が２００ｖ〜２３０ｖで最適な値に設定し
て、２５３Ｖのインバータの供給電源電圧で本発明を適
用せずに電動機を駆動したときの速度に対する最大出力
トルクの関係を実験によって求めた図である。
【図１２】図１１と同一条件で、本発明を適用したとき
の速度に対する最大出力トルクの関係を実験によって求
めた図である。
の速度に対する最大出力トルクの関係を実験によって求
めた図である。
１ 位相補正回路 ２R 〜２T 電流ループ回路 ３ 速度ループの積分要素 ４ 電流ループの比例要素 ５ 電動機の伝達関数 ６ ゲイン補正要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 H02P 6/00 - 6/24 H02P 5/00 H02P 7/00 - 7/01 H02M 7/42 - 7/98
Claims (3)
- 【請求項１】 交流電動機のＰＷＭ方式による電流制御
装置において、インバータに供給する最大電圧及び最小
電圧に対する位相進み量のクランプ値及び該クランプ値
に対応する電動機のクランプ速度の最適値を記憶してお
き、該最適値より実際に使用する供給電源電圧に対する
位相進み量のクランプ値及び電動機のクランプ速度を求
め、該クランプ値、クランプ速度より位相進め制御を行
う交流電動機の電流制御装置。 - 【請求項２】 交流電動機のＰＷＭ方式による電流制御
装置において、インバータに供給する最大電圧及び最小
電圧に対する位相進み量のクランプ値及び該クランプ値
に対応する電動機のクランプ速度の最適値を記憶してお
き、実際に使用する供給電源電圧が設定されると、最適
の位相進み量のクランプ値及び電動機のクランプ速度を
自動的に求め、該クランプ値、クランプ速度より位相進
め制御を行う交流電動機の電流制御装置。 - 【請求項３】 交流電動機のＰＷＭ方式による電流制御
装置において、インバータに供給する基準電圧での電流
ループゲインの最適値、及びインバータに供給する最大
電圧及び最小電圧に対する位相進み量のクランプ値及び
該クランプ値に対応する電動機のクランプ速度の最適値
を記憶しておき、実際に使用するインバータへの供給電
源電圧が設定されることによって、最適の位相進み量の
クランプ値及び電動機のクランプ速度を自動的に求め、
このクランプ値、クランプ速度より位相進め制御を行う
と共に、電流ループ処理によって得られたＰＷＭ指令に
上記基準電圧を上記設定供給電源電圧で除した値を乗じ
て補正されたＰＷＭ指令として出力し交流電動機を駆動
することを特徴とする交流電動機の電流制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12115492A JP3313139B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 交流電動機の電流制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12115492A JP3313139B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 交流電動機の電流制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05300791A JPH05300791A (ja) | 1993-11-12 |
| JP3313139B2 true JP3313139B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=14804191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12115492A Expired - Fee Related JP3313139B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 交流電動機の電流制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3313139B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006141166A (ja) * | 2004-11-15 | 2006-06-01 | Sony Corp | モータ装置及びその制御方法 |
| JP5475534B2 (ja) * | 2010-04-20 | 2014-04-16 | 株式会社東芝 | 電圧形インバータの制御装置 |
| JP5573580B2 (ja) * | 2010-10-14 | 2014-08-20 | 株式会社デンソー | 回転機の制御装置および回転機の制御システム |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP12115492A patent/JP3313139B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05300791A (ja) | 1993-11-12 |
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Legal Events
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