JP3322088B2 - Induction motor control device - Google Patents
Induction motor control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、PWMインバー
タで可変速駆動される誘導電動機の制御装置に関し、特
に誘導電動機の低速領域でのトルク特性を改善する制御
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an induction motor driven at a variable speed by a PWM inverter, and more particularly to a control device for improving the torque characteristics of the induction motor in a low speed range.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6は、この種のPWMインバータで可
変速駆動される誘導電動機の制御装置の従来例を示すブ
ロック構成図である。図6において制御装置10は、外
部の周波数指令器1より指令される周波数指令値
(f* )をf−v変換器11に入力してq軸電圧値(V
q’)に変換し、周波数指令値(f* )を積分演算器1
2に入力して回転角(θ)を演算し、電流検出器13,
14によりPWMインバータ20の出力に接続された誘
導電動機2のU相,W相の電流検出値(iU ,iW )を
検出し、電流検出値(iU ,iW )と回転角(θ)とを
座標変換演算器15に入力してq軸電流(iq)を演算
し、周波数指令値(f* )とq軸電流(iq)と予め設
定される誘導電動機2のd軸電流値(id* )と一次抵
抗値(r1 )と漏れインダクタンス(lσ)とを補償量
演算器16に入力してq軸電圧補償量(ΔVq)とd軸
電圧補償量(ΔVd)とを演算し、q軸電圧値(V
q’)とq軸電圧補償量(ΔVq)とを加算演算器17
に入力してq軸電圧指令値(Vq)を演算し、d軸電圧
補償量(ΔVd)と予め設定されるd軸電圧(Vd’)
とを加算演算器18に入力してd軸電圧指令値(Vd)
を演算し、q軸電圧指令値(Vq)とd軸電圧指令値
(Vd)とを極座標変換演算器19に入力して電圧指令
絶対値(|V* |)と位相角(δ* )とを演算し、電圧
指令絶対値(|V* |)と位相角(δ* )とをPWMイ
ンバータ20に入力して得られた電圧指令値(VU * ,
VV * ,VW * )に基づく出力電圧を誘導電動機2に供
給する構成である。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example of a control device for an induction motor driven at a variable speed by a PWM inverter of this kind. In FIG. 6, the control device 10 inputs a frequency command value (f * ) commanded from the external frequency command device 1 to the fv converter 11 to input a q-axis voltage value (V
q ′), and converts the frequency command value (f * ) into the integration calculator 1
2, the rotation angle (θ) is calculated, and the current detector 13,
U-phase induction motor 2 connected to the output of the PWM inverter 20 by 14, the current detection value of the W-phase (i U, i W) is detected and the current detection value (i U, i W) and the rotation angle (theta ) Is input to the coordinate transformation calculator 15 to calculate the q-axis current (iq), and the frequency command value (f * ), the q-axis current (iq), and the preset d-axis current value of the induction motor 2 ( id * ), the primary resistance value (r 1 ) and the leakage inductance (lσ) are input to the compensation amount calculator 16 to calculate the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔVd). q-axis voltage value (V
q ′) and the q-axis voltage compensation amount (ΔVq).
To calculate a q-axis voltage command value (Vq), a d-axis voltage compensation amount (ΔVd) and a preset d-axis voltage (Vd ′)
Is input to the adder 18 and the d-axis voltage command value (Vd)
, And input the q-axis voltage command value (Vq) and the d-axis voltage command value (Vd) to the polar coordinate conversion calculator 19 to obtain the voltage command absolute value (| V * |), the phase angle (δ * ), Is calculated, and the voltage command absolute value (| V * |) and the phase angle (δ * ) are input to the PWM inverter 20 to obtain the voltage command value ( VU * ,
V V *, a configuration for supplying an output voltage based on V W *) to the induction motor 2.
【0003】制御装置10の動作を、誘導電動機の電圧
方程式を用いながら、以下に説明する。先ず、d−q座
標軸を用いた電圧方程式(定常状態)は式(1),
(2)で表される。The operation of the control device 10 will be described below using the voltage equation of the induction motor. First, a voltage equation (steady state) using the dq coordinate axes is expressed by Equation (1),
It is represented by (2).
【0004】[0004]
【数1】 v1d=r1 ・i1d−ω1 ・lσ・i1q+ω1 ・φ2q …(1)## EQU1 ## v 1d = r 1 · i 1d -ω 1 · lσ · i 1q + ω 1 · φ 2q (1)
【0005】[0005]
【数2】 v1q=r1 ・i1q+ω1 ・lσ・i1d+ω1 ・φ2d …(2) 式(1),(2)における記号は以下の通りである。 r1 :誘導電動機の一次抵抗値 lσ :誘導電動機の漏れインダクタンス ω1 :誘導電動機の一次角周波数 φ2d :誘導電動機の二次磁束d軸成分 φ2q :誘導電動機の二次磁束q軸成分 i1d :誘導電動機の一次電流d軸成分(励磁電流成
分) i1q :誘導電動機の一次電流q軸成分(トルク電流成
分) v1d :誘導電動機の一次電圧d軸成分 v1q :誘導電動機の一次電圧q軸成分 ここで、制御上の誘導電動機磁束軸を二次磁束d軸成分
(φ2d)と同じ軸上におくと、φ2dは一定、φ2q=0と
なり、式(1),(2)は式(3),(4)に変形され
る。V 1q = r 1 · i 1q + ω 1 · lσ · i 1d + ω 1 · φ 2d (2) The symbols in the equations (1) and (2) are as follows. r 1 : primary resistance value of the induction motor lσ: leakage inductance of the induction motor ω 1 : primary angular frequency of the induction motor φ 2d : secondary magnetic flux d-axis component of the induction motor φ 2q : secondary magnetic flux q-axis component of the induction motor i 1d : primary current d-axis component of the induction motor (excitation current component) i 1q : primary current q-axis component of the induction motor (torque current component) v 1d : primary voltage d-axis component of the induction motor v 1q : primary voltage of the induction motor q-axis component Here, when the induction motor magnetic flux axis for control is placed on the same axis as the secondary magnetic flux d-axis component (φ 2d ), φ 2d is constant, φ 2q = 0, and equations (1) and (2) ) Is transformed into equations (3) and (4).
【0006】[0006]
【数3】 v1d=r1 ・i1d−ω1 ・lσ・i1q …(3)[Expression 3] v 1d = r 1 · i 1d -ω 1 · lσ · i 1q (3)
【0007】[0007]
【数4】 v1q=r1 ・i1q+ω1 ・lσ・i1d+ω1 ・φ2d …(4) よって、誘導電動機2に与える電圧(PWMインバータ
20の出力電圧)として、極座標変換演算器19に入力
されるq軸電圧指令値(Vq)とd軸電圧指令値(V
d)は、式(5),(6)となる。V 1q = r 1 · i 1q + ω 1 · lσ · i 1d + ω 1 · φ 2d (4) Therefore, the polar coordinate conversion calculator is used as the voltage (output voltage of the PWM inverter 20) applied to the induction motor 2. The q-axis voltage command value (Vq) and the d-axis voltage command value (V
d) is given by equations (5) and (6).
【0008】[0008]
【数5】 Vd=r1 ・id* −2πf* ・lσ・iq …(5)Vd = r 1 · id * −2πf * · lσ · iq (5)
【0009】[0009]
【数6】 Vq=r1 ・iq+2πf* ・lσ・id* +2πf* ・φ2d …(6) すなわち、補償量演算器16の出力のd軸電圧補償量
(ΔVd)とq軸電圧補償量(ΔVq)は、式(7),
(8)となる。Vq = r 1 · iq + 2πf * · lσ · id * + 2πf * · φ 2d (6) That is, the d-axis voltage compensation amount (ΔVd) and q-axis voltage compensation amount (ΔVd) of the output of the compensation amount calculator 16 ΔVq) is given by the equation (7),
(8).
【0010】[0010]
【数7】 ΔVd=r1 ・id* −2πf* ・lσ・iq …(7)ΔVd = r 1 · id * −2πf * · lσ · iq (7)
【0011】[0011]
【数8】 ΔVq=r1 ・iq +2πf* ・lσ・id* …(8) また、式(6)の右辺の第3項のφ2dは一定であるの
で、f−v変換器11の出力のq軸電圧値(Vq’)が
相当する。従って、加算演算器17の出力は、式(9)
となる。ΔVq = r 1 iq + 2πf * · lσ · id * (8) Further, φ 2d of the third term on the right side of the equation (6) is constant, so that the output of the fv converter 11 Corresponds to the q-axis voltage value (Vq ′). Therefore, the output of the adder 17 is given by the following equation
It becomes.
【0012】[0012]
【数9】Vq=Vq’+ΔVq …(9) さらに、d軸電圧(Vd’)は前述の如く零(φ2q=
0)となるので、加算演算器18の出力は、式(10)
となる。Vq = Vq ′ + ΔVq (9) Further, the d-axis voltage (Vd ′) is zero (φ 2q =
0), the output of the adder 18 is given by the equation (10)
It becomes.
【0013】[0013]
【数10】Vd=ΔVd …(10)Vd = ΔVd (10)
【0014】[0014]
【発明が解決しようとする課題】図6に示した従来の誘
導電動機2の制御装置10では、誘導電動機2の駆動ト
ルクが増大するのに従って、座標変換演算器15の出力
の誘導電動機2のトルク電流に相当するq軸電流(i
q)が増大し、その結果、前記式(8)の演算を行って
いる補償量演算器16の出力のq軸電圧補償量(ΔV
q)も増大し、この増大により更にq軸電流(iq)が
増大して発散し、誘導電動機2が過励磁になる恐れがあ
った。In the conventional control device 10 for an induction motor 2 shown in FIG . 6 , as the drive torque of the induction motor 2 increases, the torque of the induction motor 2 output from the coordinate transformation calculator 15 increases. Q-axis current (i
q) increases, and as a result, the q-axis voltage compensation amount (ΔV) of the output of the compensation amount calculator 16 performing the calculation of the equation (8).
q) also increases, and this increase further increases the q-axis current (iq) and diverges, possibly causing the induction motor 2 to be overexcited.
【0015】また、誘導電動機2が制動トルクを発生し
ているときには、座標変換演算器15の出力のq軸電流
(iq)の極性が負となって、補償量演算器16の出力
のq軸電圧補償量(ΔVq)が減少し、特に誘導電動機
2が低速領域で運転されている場合には、前記式(8)
の右辺の第2項の値も小さいので、加算演算器17の出
力のq軸電圧指令値(Vq)が微小値となりインバータ
20が十分に電圧を出力できないという問題もあった。When the induction motor 2 is generating braking torque, the polarity of the q-axis current (iq) output from the coordinate transformation calculator 15 becomes negative, and the q-axis output from the compensation amount calculator 16 becomes negative. When the voltage compensation amount (ΔVq) decreases, and particularly when the induction motor 2 is operated in a low speed region, the equation (8) is used.
Since the value of the second term on the right-hand side is also small, the q-axis voltage command value (Vq) of the output of the adder 17 becomes a very small value, and the inverter 20 cannot output a sufficient voltage.
【0016】この発明の目的は、上記問題点を解決する
誘導電動機の制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a control device for an induction motor that solves the above problems.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】この第1の発明は、外部
より指令される周波数指令値(f* )をf−v変換器に
入力してq軸電圧値(Vq’)に変換し、周波数指令値
(f* )を積分演算器に入力して回転角(θ)を演算
し、電流検出器によりPWMインバータの出力に接続さ
れた誘導電動機の各相の電流検出値(iU ,iW )を検
出し、電流検出値(iU ,iW )と回転角(θ)とを座
標変換演算器に入力してq軸電流(iq)を演算し、周
波数指令値(f* )と電流検出値(iU ,iW )とPW
Mインバータの電圧指令値(VU * ,VW * )と予め設
定される誘導電動機の一次抵抗値(r1 )とをトルク演
算器に入力して誘導電動機の発生トルク(τ)を演算
し、発生トルク(τ)をトルク補償量演算器に入力して
q軸電圧のトルク補償量(Vτ * )を演算し、周波数指
令値(f* )とq軸電流(iq)とトルク補償量(Vτ
* )と予め設定される誘導電動機のd軸電流値(i
d* )と前記一次抵抗値(r 1 )と予め設定される誘導
電動機の漏れインダクタンス(lσ)と見かけ上の抵抗
値(kb )とを補償量演算器に入力してq軸電圧補償量
(ΔVq)とd軸電圧補償量(ΔVd)とを演算し、q
軸電圧値(Vq’)とq軸電圧補償量(ΔVq)とを第
1の加算演算器に入力してq軸電圧指令値(Vq)を演
算し、d軸電圧補償量(ΔVd)と予め設定されるd軸
電圧(Vd’)とを第2の加算演算器に入力してd軸電
圧指令値(Vd)を演算し、q軸電圧指令値(Vq)と
d軸電圧指令値(Vd)とを極座標変換演算器に入力し
て電圧指令絶対値(|V* |)と位相角(δ* )とを演
算し、電圧指令絶対値(|V* |)と位相角(δ* )と
をPWMインバータに入力して得られた電圧指令値(V
U * ,VV * ,VW * )に基づく出力電圧を誘導電動機
に供給することを手段とする。The first aspect of the present invention relates to an external device.
Frequency command value (f*) To fv converter
Input and convert to q-axis voltage value (Vq '), frequency command value
(F*) Is input to the integration calculator to calculate the rotation angle (θ)
Connected to the output of the PWM inverter by the current detector.
The detected current value of each phase of the induction motor (iU, IW)
The current detection value (iU, IW) And rotation angle (θ)
Input to the target conversion calculator to calculate the q-axis current (iq),
Wave number command value (f*) And the current detection value (iU, IW) And PW
M inverter voltage command value (VU *, VW *)
Primary resistance value of the induction motor (r1) And the torque act
Input to a calculator to calculate the torque (τ) generated by the induction motor
And input the generated torque (τ) to the torque compensation amount calculator.
q-axis voltage torque compensation amount (Vτ *) And calculate the frequency finger
Quotation (f*), Q-axis current (iq), and torque compensation amount (Vτ)
*) And a preset d-axis current value (i
d*) And the primary resistance value (r 1) And pre-set guidance
Motor leakage inductance (lσ) and apparent resistance
Value (kb) Is input to the compensation amount calculator to calculate the q-axis voltage compensation amount.
(ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔVd), and
The axis voltage value (Vq ′) and the q-axis voltage compensation amount (ΔVq)
1 to the q-axis voltage command value (Vq)
And the d-axis voltage compensation amount (ΔVd) and a preset d-axis
The voltage (Vd ') is input to the second addition arithmetic unit, and the d-axis
The pressure command value (Vd) is calculated, and the q-axis voltage command value (Vq) is calculated.
The d-axis voltage command value (Vd) is input to the polar coordinate conversion calculator.
Voltage command absolute value (| V*|) And the phase angle (δ*) And act
And the voltage command absolute value (| V*|) And the phase angle (δ*)When
Is input to the PWM inverter, and the voltage command value (V
U *, VV *, VW *) Output voltage based on induction motor
Means.
【0018】第2の発明は、前記第1の発明において、
前記トルク演算器の出力が負極性のときに前記q軸電圧
指令値(Vq)の下限値を制限する第1の制限値演算器
を備える。第3の発明は、前記第1の発明において、前
記トルク演算器の出力が負極性のときに前記電圧指令絶
対値(|V* |)の下限値を制限する第2の制限値演算
器を備える。According to a second aspect, in the first aspect,
A first limit value calculator for limiting a lower limit value of the q-axis voltage command value (Vq) when an output of the torque calculator is negative. In a third aspect based on the first aspect, the second limit value calculator that limits the lower limit of the voltage command absolute value (| V * |) when the output of the torque calculator is negative. Prepare.
【0019】第4の発明は、前記第1の発明において、
前記トルク演算器の出力の極性を判別する極性判別器
と、極性判別器が正極性と判別したときに、前記q軸電
圧補償量(ΔVq)の下限値を制限する第1の制限設定
器と、極性判別器が負極性と判別したときに、前記q軸
電圧補償量(ΔVq)の下限値を制限する第2の制限設
定器とを備える。According to a fourth aspect, in the first aspect,
A polarity discriminator for discriminating the polarity of the output of the torque calculator, and a first limit setting device for limiting a lower limit value of the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) when the polarity discriminator determines that the polarity is positive. A second limit setting unit that limits the lower limit of the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) when the polarity discriminator determines that the polarity is negative.
【0020】第5の発明は、前記第1の発明において、
前記位相角(δ* )が所定の値を越えたことを検知する
比較器と、比較器が動作したときに、前記q軸電圧補償
量(ΔVq)とd軸電圧補償量(ΔVd)とをそれぞれ
直前の値にホールドするホールド回路とを備える。この
第1から第5の発明では、トルク演算器により誘導電動
機の発生トルク(τ)を演算し、発生トルク(τ)をト
ルク補償量演算器に入力してq軸電圧のトルク補償量
(Vτ* )を演算し、周波数指令値(f* )とq軸電流
(iq)とトルク補償量(Vτ* )と予め設定される誘
導電動機のd軸電流値(id* )と前記一次抵抗値(r
1 )と予め設定される誘導電動機の漏れインダクタンス
(lσ)と見かけ上の抵抗値(kb )とを補償量演算器
に入力してq軸電圧補償量(ΔVq)とd軸電圧補償量
(ΔVd)とを演算することにより、従来の補償量演算
器での前記式(8)の演算に対して、この発明の補償量
演算器では、式(11)に示す演算を行うようにしてい
る。According to a fifth aspect based on the first aspect,
A comparator for detecting that the phase angle (δ * ) has exceeded a predetermined value; and a q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and a d-axis voltage compensation amount (ΔVd) when the comparator operates. And a hold circuit for holding each value at the immediately preceding value. In the first to fifth aspects of the present invention, the torque calculator calculates the generated torque (τ) of the induction motor, and inputs the generated torque (τ) to the torque compensation amount calculator to input the torque compensation amount (Vτ) of the q-axis voltage. * ) To calculate a frequency command value (f * ), a q-axis current (iq), a torque compensation amount (Vτ * ), a preset d-axis current value (id * ) of the induction motor, and the primary resistance ( r
1 ), a preset leakage inductance (lσ) of the induction motor and an apparent resistance value (k b ) are inputted to a compensation amount calculator, and a q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and a d-axis voltage compensation amount ( ΔVd), the compensation amount calculator of the present invention performs the calculation represented by the expression (11) in contrast to the calculation of the expression (8) in the conventional compensation amount calculator. .
【0021】[0021]
【数11】 ΔVq=(r1 −kb )iq+Vτ* +2πf* ・lσ・id* …(11) 式(11)の右辺の第1項では、一次抵抗値(r1 )か
ら見かけ上の抵抗値(kb )を減算した値にq軸電流
(iq)を乗算しているので、前述のq軸電流(iq)
の発散が抑制され、誘導電動機が過励磁になることも防
止される。また、式(11)の右辺の第2項により、右
辺の第1項の見かけ上の抵抗値(kb )分を補償するよ
うにしている。ΔVq = (r 1 −k b ) iq + Vτ * + 2πf * · lσ · id * (11) In the first term on the right side of the equation (11), the apparent resistance is calculated from the primary resistance value (r 1 ). Since the value obtained by subtracting the value (k b ) is multiplied by the q-axis current (iq), the aforementioned q-axis current (iq)
Is suppressed, and the induction motor is prevented from being overexcited. Further, the second term on the right side of the equation (11) compensates for the apparent resistance value (k b ) of the first term on the right side.
【0022】さらに、第2または第4の発明は上述の作
用に加えて、前記トルク演算器の出力(τ)の極性によ
り前記q軸電圧指令値(Vq)の下限値を制限する、ま
たは電圧指令絶対値(|V* |)の下限値を制限して、
特に誘導電動機が低速領域で運転されている場合のイン
バータの出力電圧を確保する。また、第5の発明は上述
の作用に加えて、位相角(δ* )が所定の値を越えたと
きに前記q軸電圧補償量(ΔVq)とd軸電圧補償量
(ΔVd)とをそれぞれ直前の値にホールドすることに
より、特に誘導電動機が低速領域で運転されている場合
のインバータの出力電圧を確保する。Further, according to the second or fourth invention, in addition to the above-described operation, the lower limit of the q-axis voltage command value (Vq) is limited by the polarity of the output (τ) of the torque calculator, or By limiting the lower limit of the command absolute value (| V * |),
Particularly, the output voltage of the inverter is ensured when the induction motor is operated in a low speed range. Further, in the fifth invention, in addition to the above-described operation, when the phase angle (δ * ) exceeds a predetermined value, the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔVd) are respectively set. By holding the value at the immediately preceding value, the output voltage of the inverter is ensured particularly when the induction motor is operated in the low speed range.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下に説明するこの発明の実施例
において、図6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その説明を省略し、図6と異なる
機能を中心に説明する。図1は、この発明の第1の実施
例を示す誘導電動機の制御装置のブロック構成図であ
り、制御装置30には、トルク演算器31,トルク補償
量演算器32,補償量演算器33を備えている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the embodiments of the present invention described below, those having the same functions as those of the conventional example shown in FIG. This will be mainly described. FIG. 1 is a block diagram of a control device for an induction motor according to a first embodiment of the present invention. The control device 30 includes a torque calculator 31, a torque compensation calculator 32, and a compensation calculator 33. Have.
【0024】トルク演算器31には、周波数指令値(f
* )と電流検出値(iU ,iW )とPWMインバータ2
0の電圧指令値(VU * ,VW * )と予め設定される誘
導電動機2の一次抵抗値(r1 )とを入力し、公知のベ
クトル演算の技術を利用して誘導電動機2の発生トルク
(τ)を演算している。トルク補償量演算器32は、ト
ルク演算器31で求めた誘導電動機2の発生トルク
(τ)からq軸電圧のトルク補償量(Vτ* )を演算
し、この補償量はq軸電圧指令値(Vq)の定格値に対
して数%の値である。A frequency command value (f)
* ), Current detection values (i U , i W ) and PWM inverter 2
Voltage command value of 0 (V U *, V W *) and enter the preset primary resistance value of the induction motor 2 is (r 1), generation of the induction motor 2 by using a technique known vector arithmetic The torque (τ) is calculated. The torque compensation amount computing unit 32 computes a torque compensation amount (Vτ * ) of the q-axis voltage from the generated torque (τ) of the induction motor 2 obtained by the torque computing unit 31, and the compensation amount is a q-axis voltage command value ( Vq) is several percent of the rated value.
【0025】補償量演算器33は、周波数指令値
(f* )とq軸電流(iq)とトルク補償量(Vτ* )
と予め設定される誘導電動機2のd軸電流値(id* )
と一次抵抗値(r1 )と漏れインダクタンス(lσ)と
見かけ上の抵抗値(kb )とにより前記式(7)と式
(11)の演算を行いq軸電圧補償量(ΔVq)とd軸
電圧補償量(ΔVd)とを出力している。The compensation amount calculator 33 calculates a frequency command value (f * ), a q-axis current (iq), and a torque compensation amount (Vτ * ).
D-axis current value of the induction motor 2 (id * )
And the primary resistance value (r 1 ), the leakage inductance (lσ), and the apparent resistance value (k b ), the equations (7) and (11) are calculated, and the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and d It outputs the shaft voltage compensation amount (ΔVd).
【0026】補償量演算器33におけるq軸電圧補償量
(ΔVq)はq軸電圧指令値(Vq)の定格値に対して
15〜20%の値であり、d軸電圧補償量(ΔVd)は
d軸電圧指令値(Vd)の定格値に対して−5〜−10
%の値であり、見かけ上の抵抗値(kb )は誘導電動機
2の一次抵抗値(r1 )の50%程度である。図2は、
この発明の第2の実施例を示す誘導電動機の制御装置の
ブロック構成図であり、図1と同一機能を有するものに
は同一符号を付している。The q-axis voltage compensation amount (ΔVq) in the compensation amount calculator 33 is a value of 15 to 20% of the rated value of the q-axis voltage command value (Vq), and the d-axis voltage compensation amount (ΔVd) is -5 to -10 with respect to the rated value of the d-axis voltage command value (Vd)
%, And the apparent resistance value (k b ) is about 50% of the primary resistance value (r 1 ) of the induction motor 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an induction motor control device according to a second embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0027】図2の制御装置40には、トルク演算器3
1,トルク補償量演算器32,補償量演算器33,制限
値演算器41,リミッタ41aを備えている。制限値演
算器41はトルク演算器31の出力(τ)が負極性、す
なわち誘導電動機2が制動トルクを発生しているとき
に、q軸電圧指令値(Vq)の下限値を制限する値を出
力し、この下限値(定格q軸電圧指令値の−2%程度)
以下にならないようにリミッタ41aによりq軸電圧指
令値(Vq)を制限して、PWMインバータ20の出力
電圧を確保し、誘導電動機2の低速領域でのトルク特性
を改善している。The control device 40 shown in FIG.
1, a torque compensation amount calculator 32, a compensation amount calculator 33, a limit value calculator 41, and a limiter 41a. The limit value calculator 41 sets a value for limiting the lower limit of the q-axis voltage command value (Vq) when the output (τ) of the torque calculator 31 is negative, that is, when the induction motor 2 is generating braking torque. Output and this lower limit (about -2% of rated q-axis voltage command value)
The q-axis voltage command value (Vq) is limited by the limiter 41a so as not to be less than the above, the output voltage of the PWM inverter 20 is secured, and the torque characteristics of the induction motor 2 in the low speed region are improved.
【0028】図3は、この発明の第3の実施例を示す誘
導電動機の制御装置のブロック構成図であり、図1と同
一機能を有するものには同一符号を付している。図3の
制御装置50には、トルク演算器31,トルク補償量演
算器32,補償量演算器33,制限値演算器51,リミ
ッタ51aを備えている。制限値演算器51はトルク演
算器31の出力(τ)が負極性、すなわち誘導電動機2
が制動トルクを発生しているときに、極座標変換演算器
19の出力の電圧指令絶対値(|V* |)の下限値を制
限する値を出力し、この下限値(定格電圧指令絶対値の
2%程度)以下にならないようにリミッタ51aにより
電圧指令絶対値(|V* |)を制限して、PWMインバ
ータ20の出力電圧を確保し、誘導電動機2の低速領域
でのトルク特性を改善している。FIG. 3 is a block diagram of an induction motor control device according to a third embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The control device 50 shown in FIG. 3 includes a torque calculator 31, a torque compensation calculator 32, a compensation calculator 33, a limit calculator 51, and a limiter 51a. The limit value calculator 51 has a negative output (τ) of the torque calculator 31, that is, the induction motor 2.
Outputs a value that limits the lower limit of the voltage command absolute value (| V * |) of the output of the polar coordinate conversion calculator 19 when the braking torque is generated. The voltage command absolute value (| V * |) is limited by the limiter 51a so as not to be less than about 2%), the output voltage of the PWM inverter 20 is secured, and the torque characteristic of the induction motor 2 in the low speed region is improved. ing.
【0029】図4は、この発明の第4の実施例を示す誘
導電動機の制御装置のブロック構成図であり、図1と同
一機能を有するものには同一符号を付している。図4の
制御装置60には、トルク演算器31,トルク補償量演
算器32,補償量演算器33,極性判別器61,切換ス
イッチ61a,制限設定器62,63を備えている。FIG. 4 is a block diagram of a control device for an induction motor according to a fourth embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The control device 60 in FIG. 4 includes a torque calculator 31, a torque compensation calculator 32, a compensation calculator 33, a polarity discriminator 61, a changeover switch 61a, and limit setting devices 62 and 63.
【0030】極性判別器61はトルク演算器31の出力
(τ)の極性を判別し、出力(τ)が負極性、すなわち
誘導電動機2が制動トルクを発生しているときには切換
スイッチ61aにより制限設定器62の値(定格q軸電
圧指令値の−2%程度)以下にならないように、補償量
演算器33の出力のq軸電圧補償量(ΔVq)を制限
し、出力(τ)が正極性、すなわち誘導電動機2が駆動
トルクを発生しているときには切換スイッチ61aによ
り制限設定器63の値(定格q軸電圧指令値の0%程
度)以下にならないように、補償量演算器33の出力の
q軸電圧補償量(ΔVq)を制限して、PWMインバー
タ20の出力電圧を確保し、誘導電動機2の低速領域で
のトルク特性を改善している。The polarity discriminator 61 discriminates the polarity of the output (.tau.) Of the torque calculator 31. When the output (.tau.) Has a negative polarity, that is, when the induction motor 2 is generating a braking torque, the change is set by the switch 61a. The q-axis voltage compensation amount (ΔVq) of the output of the compensation amount calculator 33 is limited so that the output (τ) does not have a positive That is, when the induction motor 2 is generating a driving torque, the output of the compensation amount calculator 33 is controlled by the changeover switch 61a so that the value does not become lower than the value of the limit setter 63 (about 0% of the rated q-axis voltage command value). By limiting the q-axis voltage compensation amount (ΔVq), the output voltage of the PWM inverter 20 is secured, and the torque characteristics of the induction motor 2 in the low speed region are improved.
【0031】図5は、この発明の第5の実施例を示す誘
導電動機の制御装置のブロック構成図であり、図1と同
一機能を有するものには同一符号を付している。図5の
制御装置70には、トルク演算器31,トルク補償量演
算器32,補償量演算器33,比較器71,ホールド回
路72を備えている。比較器71は極座標変換演算器1
9の出力の位相角(δ* )が所定の値(d軸基準で0°
またはq軸基準で90°)を越えようとしたときに動作
をし、この動作によりホールド回路72は、補償量演算
器33の出力のq軸電圧補償量(ΔVq)とd軸電圧補
償量(ΔVd)からそれぞれ直前の前記値でホールドし
たq軸電圧補償量(ΔVq)とd軸電圧補償量(ΔV
d)を出力して、PWMインバータ20の出力電圧を確
保し、誘導電動機2の低速領域でのトルク特性を改善し
ている。FIG. 5 is a block diagram of a control device for an induction motor according to a fifth embodiment of the present invention, in which components having the same functions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The control device 70 in FIG. 5 includes a torque calculator 31, a torque compensation calculator 32, a compensation calculator 33, a comparator 71, and a hold circuit 72. The comparator 71 is a polar coordinate conversion calculator 1
9 has a predetermined phase angle (δ * ) of 0 ° with respect to the d-axis.
Or 90 ° on the basis of the q-axis), the hold circuit 72 operates to hold the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔVq) of the output of the compensation amount calculator 33. ΔVd), the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔV
By outputting d), the output voltage of the PWM inverter 20 is secured, and the torque characteristics of the induction motor 2 in the low speed region are improved.
【0032】[0032]
【発明の効果】この発明によれば、補償量演算器の演算
に見かけ上の抵抗値(kb )を導入することにより、q
軸電流の発散とこの発散による誘導電動機の過励磁を防
止し、トルク補償量演算器で見かけ上の抵抗値(kb )
によるq軸電圧の不足量を補償し、さらに各種制御量の
下限値を制限することにインバータの出力電圧の最低値
を確保するので、特に誘導電動機の低速領域でのトルク
特性が改善される。According to the present invention, by introducing an apparent resistance value (k b ) into the calculation of the compensation amount calculator, q
Preventing over-excitation of the induction motor divergence axis current and due to the divergence, the resistance value of the apparent torque compensation amount calculator (k b)
To compensate for the shortage of the q-axis voltage, and to limit the lower limits of the various control amounts, thereby securing the minimum value of the output voltage of the inverter. Therefore, the torque characteristics of the induction motor particularly in the low speed region are improved.
【図1】この発明の第1の実施例を示す誘導電動機の制
御装置のブロック構成図FIG. 1 is a block diagram of an induction motor control device according to a first embodiment of the present invention;
【図2】この発明の第2の実施例を示す誘導電動機の制
御装置のブロック構成図FIG. 2 is a block diagram of an induction motor control device according to a second embodiment of the present invention;
【図3】この発明の第3の実施例を示す誘導電動機の制
御装置のブロック構成図FIG. 3 is a block diagram of an induction motor control device according to a third embodiment of the present invention;
【図4】この発明の第4の実施例を示す誘導電動機の制
御装置のブロック構成図FIG. 4 is a block diagram of a control device for an induction motor according to a fourth embodiment of the present invention;
【図5】この発明の第5の実施例を示す誘導電動機の制
御装置のブロック構成図FIG. 5 is a block diagram of an induction motor control device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図6】従来例を示す誘導電動機の制御装置のブロック
構成図FIG. 6 is a block diagram of a control device for an induction motor showing a conventional example.
1 周波数指令器 2 誘導電動機 10 制御装置 11 f−v変換器 12 積分演算器 13 電流検出器 14 電流検出器 15 座標変換演算器 16 補償量演算器 17 加算演算器 18 加算演算器 19 極座標変換演算器 20 PWMインバータ 30 制御装置 31 トルク演算器 32 トルク補償量演算器 33 補償量演算器 40 制御装置 41 制限値演算器 41a リミッタ 50 制御装置 51 制限値演算器 51a リミッタ 60 制御装置 61 極性判別器 61a 切換スイッチ 62 制限設定器 63 制限設定器 70 制御装置 71 比較器 72 ホールド回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Frequency commander 2 Induction motor 10 Controller 11 fv converter 12 Integral calculator 13 Current detector 14 Current detector 15 Coordinate conversion calculator 16 Compensation amount calculator 17 Addition calculator 18 Addition calculator 19 Polar coordinate conversion calculation Device 20 PWM inverter 30 controller 31 torque calculator 32 torque compensation calculator 33 compensation calculator 40 controller 41 limit value calculator 41a limiter 50 control device 51 limit value calculator 51a limiter 60 control device 61 polarity discriminator 61a Changeover switch 62 Limit setting device 63 Limit setting device 70 Control device 71 Comparator 72 Hold circuit
Claims (5)
をf−v変換器に入力してq軸電圧値(Vq’)に変換
し、 周波数指令値(f* )を積分演算器に入力して回転角
(θ)を演算し、 電流検出器によりPWMインバータの出力に接続された
誘導電動機の各相の電流検出値(iU ,iW )を検出
し、 電流検出値(iU ,iW )と回転角(θ)とを座標変換
演算器に入力してq軸電流(iq)を演算し、 周波数指令値(f* )と電流検出値(iU ,iW )とP
WMインバータの電圧指令値(VU * ,VW * )と予め
設定される誘導電動機の一次抵抗値(r1 )とをトルク
演算器に入力して誘導電動機の発生トルク(τ)を演算
し、 発生トルク(τ)をトルク補償量演算器に入力してq軸
電圧のトルク補償量(Vτ* )を演算し、 周波数指令値(f* )とq軸電流(iq)とトルク補償
量(Vτ* )と予め設定される誘導電動機のd軸電流値
(id* )と前記一次抵抗値(r1 )と予め設定される
誘導電動機の漏れインダクタンス(lσ)と見かけ上の
抵抗値(kb )とを補償量演算器に入力してq軸電圧補
償量(ΔVq)とd軸電圧補償量(ΔVd)とを演算
し、 q軸電圧値(Vq’)とq軸電圧補償量(ΔVq)とを
第1の加算演算器に入力してq軸電圧指令値(Vq)を
演算し、 d軸電圧補償量(ΔVd)と予め設定されるd軸電圧
(Vd’)とを第2の加算演算器に入力してd軸電圧指
令値(Vd)を演算し、 q軸電圧指令値(Vq)とd軸電圧指令値(Vd)とを
極座標変換演算器に入力して電圧指令絶対値(|V
* |)と位相角(δ* )とを演算し、 電圧指令絶対値(|V* |)と位相角(δ* )とをPW
Mインバータに入力して得られた電圧指令値(VU * ,
VV * ,VW * )に基づく出力電圧を誘導電動機に供給
することを特徴とする誘導電動機の制御装置。A frequency command value (f * ) externally commanded.
Is input to an fv converter to convert it to a q-axis voltage value (Vq ′). A frequency command value (f * ) is input to an integration calculator to calculate a rotation angle (θ). each phase current detection value of the induction motor connected to the output of the PWM inverter (i U, i W) is detected and the current detection value (i U, i W) and the rotational angle (theta) and the coordinate transform operator to type calculates a q-axis current (iq), the frequency command value (f *) and current detection value (i U, i W) and P
Voltage command value of the WM inverter (V U *, V W * ) and a preset primary resistance value of the induction motor to be (r 1) and is input to the torque calculator calculates a torque generated by the induction motor (tau) of , The generated torque (τ) is input to the torque compensation amount calculator to calculate the torque compensation amount (Vτ * ) of the q-axis voltage, and the frequency command value (f * ), the q-axis current (iq), and the torque compensation amount ( Vτ * ), a preset d-axis current value (id * ) of the induction motor, the primary resistance value (r 1 ), a preset leakage inductance (lσ) of the induction motor, and an apparent resistance value (k b ) Is input to the compensation amount calculator to calculate the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) and the d-axis voltage compensation amount (ΔVd). The q-axis voltage value (Vq ′) and the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) Are input to a first addition calculator to calculate a q-axis voltage command value (Vq), and a d-axis voltage compensation amount (ΔV ) And a preset d-axis voltage (Vd ′) are input to a second addition calculator to calculate a d-axis voltage command value (Vd), and a q-axis voltage command value (Vq) and a d-axis voltage command The value (Vd) is input to the polar coordinate conversion calculator, and the voltage command absolute value (| V
* |) And the phase angle (δ * ), and the voltage command absolute value (| V * |) and the phase angle (δ * ) are calculated by PW
The voltage command value (V U * ,
A control device for an induction motor, which supplies an output voltage based on V V * , V W * ) to the induction motor.
おいて、 前記トルク演算器の出力が負極性のときに前記q軸電圧
指令値(Vq)の下限値を制限する第1の制限値演算器
を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。2. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein a first limit value for limiting a lower limit value of the q-axis voltage command value (Vq) when an output of the torque calculator has a negative polarity. A control device for an induction motor, comprising a computing unit.
おいて、 前記トルク演算器の出力が負極性のときに前記電圧指令
絶対値(|V* |)の下限値を制限する第2の制限値演
算器を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。3. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein a lower limit value of the voltage command absolute value (| V * |) is limited when an output of the torque calculator has a negative polarity. A control device for an induction motor, comprising a limit value calculator.
おいて、 前記トルク演算器の出力の極性を判別する極性判別器
と、 極性判別器が正極性と判別したときに、前記q軸電圧補
償量(ΔVq)の下限値を制限する第1の制限設定器
と、 極性判別器が負極性と判別したときに、前記q軸電圧補
償量(ΔVq)の下限値を制限する第2の制限設定器と
を備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。4. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein: a polarity discriminator for discriminating the polarity of the output of the torque calculator; and the q-axis voltage when the polarity discriminator determines that the polarity is positive. A first limit setting device that limits a lower limit value of the compensation amount (ΔVq); and a second limitation device that limits a lower limit value of the q-axis voltage compensation amount (ΔVq) when the polarity discriminator determines that the polarity is negative. A control device for an induction motor, comprising: a setting device.
おいて、 前記位相角(δ* )が所定の値を越えたことを検知する
比較器と、 比較器が動作したときに、前記q軸電圧補償量(ΔV
q)とd軸電圧補償量(ΔVd)とをそれぞれ直前の値
にホールドするホールド回路とを備えたことを特徴とす
る誘導電動機の制御装置。5. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein the comparator detects that the phase angle (δ * ) exceeds a predetermined value; Shaft voltage compensation amount (ΔV
q) and a holding circuit for holding the d-axis voltage compensation amount (ΔVd) at the immediately preceding value, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22621995A JP3322088B2 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Induction motor control device |
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JP22621995A JP3322088B2 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Induction motor control device |
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JPH0974799A JPH0974799A (en) | 1997-03-18 |
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JP22621995A Expired - Lifetime JP3322088B2 (en) | 1995-09-04 | 1995-09-04 | Induction motor control device |
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---|---|---|---|---|
US8975842B2 (en) * | 2013-06-21 | 2015-03-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Permanent magnet motor control |
-
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- 1995-09-04 JP JP22621995A patent/JP3322088B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH0974799A (en) | 1997-03-18 |
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