JP3337039B2 - 誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は誘導電動機のベクトル
制御装置に関し、特にベクトル制御インバータのチュー
ニングに関する。
制御装置に関し、特にベクトル制御インバータのチュー
ニングに関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機の速度制御として応答性と精
度の両者に優れたすべり周波数制御方式が知られてお
り、特に電動機の一次電流を励磁電流とトルク電流とに
分けて制御し、二次磁束とトルク電流を常に直交するよ
うに制御することで直流電動機と同等の応答性を得るこ
とができるベクトル制御方式が実施されている。図５は
通常の誘導電動機のサーボシステムのブロック図であ
る。このサーボシステムは、交流を直流に変換するコン
バータ部と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流制御器出力の電圧
指令をサイリスタやスイッチング素子を用いてＰＷＭ信
号に変調し、交流電圧を発生するインバータ部からなる
電圧形ＰＷＭインバータ４０１、誘導電動機４０２、回
転子電気角速度（以下速度と略称する）の検出器として
のエンコーダ４０９、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に流れる電流を
検出する電流検出器４０６、４０７、４０８と、Ｕ，
Ｖ，Ｗのそれぞれの相間の電圧を検出する電圧検出器４
０５、ベクトル制御を行うベクトル制御装置４１３およ
び指令発生器４０４からなる。
度の両者に優れたすべり周波数制御方式が知られてお
り、特に電動機の一次電流を励磁電流とトルク電流とに
分けて制御し、二次磁束とトルク電流を常に直交するよ
うに制御することで直流電動機と同等の応答性を得るこ
とができるベクトル制御方式が実施されている。図５は
通常の誘導電動機のサーボシステムのブロック図であ
る。このサーボシステムは、交流を直流に変換するコン
バータ部と、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の電流制御器出力の電圧
指令をサイリスタやスイッチング素子を用いてＰＷＭ信
号に変調し、交流電圧を発生するインバータ部からなる
電圧形ＰＷＭインバータ４０１、誘導電動機４０２、回
転子電気角速度（以下速度と略称する）の検出器として
のエンコーダ４０９、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に流れる電流を
検出する電流検出器４０６、４０７、４０８と、Ｕ，
Ｖ，Ｗのそれぞれの相間の電圧を検出する電圧検出器４
０５、ベクトル制御を行うベクトル制御装置４１３およ
び指令発生器４０４からなる。
【０００３】図６は図５に示すベクトル制御装置４１３
の詳細図であるベクトル制御装置４１３は、係数器５０
９、積分器５１２、位相θ1 *を入力としｅｘｐ（ｊ
θ1 *）、つまり、ｃｏｓθ1 * ＋ｊｓｉｎθ1 *を発生す
る関数発生器５１３、磁束ベクトルの方向（以下ｄ軸と
称す）と、それに直交する方向（以下ｑ軸と称す）に成
分を持つベクトルをＵ，Ｖ、Ｗ相の相互に１２０度の位
相差を持つ方向の成分に変換する二相／三相変換器５０
６と、ｄ軸成分αとｑ軸成分βに対するγ＝α＋ｊβの
ベクトル、つまり振幅
の詳細図であるベクトル制御装置４１３は、係数器５０
９、積分器５１２、位相θ1 *を入力としｅｘｐ（ｊ
θ1 *）、つまり、ｃｏｓθ1 * ＋ｊｓｉｎθ1 *を発生す
る関数発生器５１３、磁束ベクトルの方向（以下ｄ軸と
称す）と、それに直交する方向（以下ｑ軸と称す）に成
分を持つベクトルをＵ，Ｖ、Ｗ相の相互に１２０度の位
相差を持つ方向の成分に変換する二相／三相変換器５０
６と、ｄ軸成分αとｑ軸成分βに対するγ＝α＋ｊβの
ベクトル、つまり振幅
【数１】 、位相ｔａｎ-1（β／α）を演算するベクトル演算器５
０４と、ベクトルγとｅｘｐ（ｊθ1 *）を入力とし位相
をθ1 *＋ｔａｎ-1（β／α）とするベクトル回転器５０
５と、電圧検出器４０５から得られた一次電圧ベクトル
ｖ1、および電流検出器４０６，４０７，４０８から得
られた一次電流ベクトルｉ1により磁束を検出する磁束
演算部５１６、エンコーダ４０９の信号θrから速度を
演算する速度検出器５１０と、速度の値により弱め界磁
を行う磁束指令演算部５０３と、除算器５０２，５０８
と、指令発生器４０４から指令された速度指令値ωr *と
速度検出値ωrの偏差を“０”にするために設けられた
ＰＩ制御を行う速度制御器５０１と、磁束指令値ψ2 *と
検出された磁束ψ2の偏差（Δψ2）を“０”にするため
に、設けられたＩ制御を行う磁束制御器５０７と、Ｕ、
Ｖ、Ｗの各相毎に一次電流の指令値の偏差を零にするよ
うに設けられたＰ制御を行う電流制御器５１７、５１
８、５１９からなる。トルク電流指令値Ｉτ*は、速度
制御器５０１の出力であるトルク指令値Ｔ*を磁束指令
演算部５０３の出力である磁束指令値ψ2 *で除算し、励
磁電流指令値Ｉψ*は，磁束制御器５０７の出力と磁束
指令値ψ2 *を入力とする磁束指令補償部５２０の出力の
和として求められる。
０４と、ベクトルγとｅｘｐ（ｊθ1 *）を入力とし位相
をθ1 *＋ｔａｎ-1（β／α）とするベクトル回転器５０
５と、電圧検出器４０５から得られた一次電圧ベクトル
ｖ1、および電流検出器４０６，４０７，４０８から得
られた一次電流ベクトルｉ1により磁束を検出する磁束
演算部５１６、エンコーダ４０９の信号θrから速度を
演算する速度検出器５１０と、速度の値により弱め界磁
を行う磁束指令演算部５０３と、除算器５０２，５０８
と、指令発生器４０４から指令された速度指令値ωr *と
速度検出値ωrの偏差を“０”にするために設けられた
ＰＩ制御を行う速度制御器５０１と、磁束指令値ψ2 *と
検出された磁束ψ2の偏差（Δψ2）を“０”にするため
に、設けられたＩ制御を行う磁束制御器５０７と、Ｕ、
Ｖ、Ｗの各相毎に一次電流の指令値の偏差を零にするよ
うに設けられたＰ制御を行う電流制御器５１７、５１
８、５１９からなる。トルク電流指令値Ｉτ*は、速度
制御器５０１の出力であるトルク指令値Ｔ*を磁束指令
演算部５０３の出力である磁束指令値ψ2 *で除算し、励
磁電流指令値Ｉψ*は，磁束制御器５０７の出力と磁束
指令値ψ2 *を入力とする磁束指令補償部５２０の出力の
和として求められる。
【０００４】次に、このベクトル制御装置の動作につい
て説明する。誘導電動機４０２の電圧、電流の関係は、
静止座標形において次式で表わされる。
て説明する。誘導電動機４０２の電圧、電流の関係は、
静止座標形において次式で表わされる。
【０００５】
【数１】
【０００６】 Ｒ： 毎相の抵抗 Ｌ、Ｍ： 自己インダクタンス、相互インダクタンス ｌ： 全漏れインダクタンス ωr： 速度 ｐ： 微分演算子 添え字： 一次および二次を示す ここで回路定数は図７に示す非対称Ｔ形等価回路での定
数である。また、二次鎖交磁束ベクトルΨ2と、励磁電
流ベクトルｉψについては次式で示される。 Ψ2＝Ｍ（ｉ1＋ｉ2） （２） ｉψ＝ｉ1＋ｉ2 （３） （１）式は、（２）、（３）式を用いて次式に展開され
る。
数である。また、二次鎖交磁束ベクトルΨ2と、励磁電
流ベクトルｉψについては次式で示される。 Ψ2＝Ｍ（ｉ1＋ｉ2） （２） ｉψ＝ｉ1＋ｉ2 （３） （１）式は、（２）、（３）式を用いて次式に展開され
る。
【０００７】 ｖ1＝（Ｒ1＋Ｉｐ）ｉ1＋ｐΨ2 （４） ０＝Ｒ2ｉ2＋（ｐ−ｊωｒ）Ψ2 （５） 次に、磁束の回転座標上で考えると、一時電流ベクトル
ｉ1、二次電流ベクトルｉ2は、次式で表される。 ｉ1＝（Ｉψ＋ｊＩτ）Θ （６） ｉ2＝−（１／Ｒ2）｛ｐψ2＋ｊ（ωψ−ωr）ψ2｝Θ (７） 但し、 Θ＝ｅｘｐ（ｊθψ）、θψ：磁束ベクトル
の角度となる。一次電流ベクトルｉ1の演算は、式
（６）に従って演算されている。（６）式のうちＩψ＋
ｊＩτに対応する指令値の演算は、ベクトル演算器５０
４、Θは関数発生器５１３により演算され、この２つの
要素からベクトル回転器５０５の出力として（６）式に
対応する一次指令値ｉ1 *が求められる。
ｉ1、二次電流ベクトルｉ2は、次式で表される。 ｉ1＝（Ｉψ＋ｊＩτ）Θ （６） ｉ2＝−（１／Ｒ2）｛ｐψ2＋ｊ（ωψ−ωr）ψ2｝Θ (７） 但し、 Θ＝ｅｘｐ（ｊθψ）、θψ：磁束ベクトル
の角度となる。一次電流ベクトルｉ1の演算は、式
（６）に従って演算されている。（６）式のうちＩψ＋
ｊＩτに対応する指令値の演算は、ベクトル演算器５０
４、Θは関数発生器５１３により演算され、この２つの
要素からベクトル回転器５０５の出力として（６）式に
対応する一次指令値ｉ1 *が求められる。
【０００８】また、トルク電流指令値Ｉτ*とすべり角
速度指令値ωs *は次の関係にあり、 ωs *＝Ｒ2 *Ｉτ*／ψ2 （８） 除算器５０８および係数器５０９を用いて演算され、磁
束ベクトルの角度θψは次式の関係にあり θψ＝∫ωψｄｔ＝(ωr＋ωs *）／ｐ (９） 速度検出部５１０の出力である速度検出値ωrと(8)式で
求められたすべり角度速度指令値ωs *の和を積分器５１
２により積分して求められる。ベクトル回転器５０５の
出力値である一次電流指令値ｉ1 *は、二相／三相変換器
５０６によりＵ、Ｖ、Ｗ相に変換され、電流検出器４０
６，４０７，４０８で検出された各相の電流検出値との
それぞれの差を電流制御器５１７，５１８，５１９に入
力し、Ｐ制御された結果を電圧形ＰＷＭインバータ４０
１への電圧指令値として出力する。また、Ｕ、Ｖ、Ｗ相
の各相間の電圧は、電圧検出器４０５により検出され、
一次電流検出値と共に磁束演算部５１６の入力となる。
速度指令値ωs *は次の関係にあり、 ωs *＝Ｒ2 *Ｉτ*／ψ2 （８） 除算器５０８および係数器５０９を用いて演算され、磁
束ベクトルの角度θψは次式の関係にあり θψ＝∫ωψｄｔ＝(ωr＋ωs *）／ｐ (９） 速度検出部５１０の出力である速度検出値ωrと(8)式で
求められたすべり角度速度指令値ωs *の和を積分器５１
２により積分して求められる。ベクトル回転器５０５の
出力値である一次電流指令値ｉ1 *は、二相／三相変換器
５０６によりＵ、Ｖ、Ｗ相に変換され、電流検出器４０
６，４０７，４０８で検出された各相の電流検出値との
それぞれの差を電流制御器５１７，５１８，５１９に入
力し、Ｐ制御された結果を電圧形ＰＷＭインバータ４０
１への電圧指令値として出力する。また、Ｕ、Ｖ、Ｗ相
の各相間の電圧は、電圧検出器４０５により検出され、
一次電流検出値と共に磁束演算部５１６の入力となる。
【０００９】（４）式により誘導電動機４０２の電圧、
電流を基にした電動機磁束式 Ψ2＝∫｛ｖ1ー（Ｒ1 *＋ｌ*ｐ）ｉ1｝ｄｔ （１０） が導かれる。（１０）式は積分演算のためドリフトや一
次抵抗値誤差が低速で拡大されたり、また磁束ベクトル
の初期位置を確定できない等、演算手法に関する問題、
また、電動機一次パラメータの補償誤差が磁束演算値に
含まれるという問題がある。そのため、磁束演算部５１
６は、入力された一次電流ｉ1 を、一次抵抗Ｒ1 *および
漏れインダクタンスｌ* を補償した後、（１０）式の電
動機磁束の積分要素を一次遅れ要素に置き換えた式を基
に、二次鎖交磁束ベクトルΨ2 を求め、 ψ2＝｜Ψ2｜ の演算を行い、磁束検出値ψ2を出力している。
電流を基にした電動機磁束式 Ψ2＝∫｛ｖ1ー（Ｒ1 *＋ｌ*ｐ）ｉ1｝ｄｔ （１０） が導かれる。（１０）式は積分演算のためドリフトや一
次抵抗値誤差が低速で拡大されたり、また磁束ベクトル
の初期位置を確定できない等、演算手法に関する問題、
また、電動機一次パラメータの補償誤差が磁束演算値に
含まれるという問題がある。そのため、磁束演算部５１
６は、入力された一次電流ｉ1 を、一次抵抗Ｒ1 *および
漏れインダクタンスｌ* を補償した後、（１０）式の電
動機磁束の積分要素を一次遅れ要素に置き換えた式を基
に、二次鎖交磁束ベクトルΨ2 を求め、 ψ2＝｜Ψ2｜ の演算を行い、磁束検出値ψ2を出力している。
【００１０】次に、磁束指令補償部５２０について図６
を参照して説明する。（２）、（３）式より、二次鎖交
ベクトルΨ2、励磁電流ベクトルｉψの間には、次式の
比例関係があるが、 Ψ2＝Ｍｉψ （１１） 界磁弱め制御を行う場合には、誘導電動機の鉄心部の磁
気飽和のため（１１）式が成立せず、その補償を行う必
要がある。磁束指令補償部５２０は、この磁気飽和現象
を補償するために設けられたものであり、図８に示すよ
うに、界磁量が１００％(定格）、７５％、５０％のそ
れぞれの点で、励磁電流指令値Ｉψ*の大きさを決める
補償係数Ａ，Ｂ，Ｃを持ち、それぞれの点１，２，３と
原点０との間は直線近似されている。このようにして、
誘導電動機４０２の磁気飽和特性（ψ2 *とＩψ*の関
係）を内蔵している。
を参照して説明する。（２）、（３）式より、二次鎖交
ベクトルΨ2、励磁電流ベクトルｉψの間には、次式の
比例関係があるが、 Ψ2＝Ｍｉψ （１１） 界磁弱め制御を行う場合には、誘導電動機の鉄心部の磁
気飽和のため（１１）式が成立せず、その補償を行う必
要がある。磁束指令補償部５２０は、この磁気飽和現象
を補償するために設けられたものであり、図８に示すよ
うに、界磁量が１００％(定格）、７５％、５０％のそ
れぞれの点で、励磁電流指令値Ｉψ*の大きさを決める
補償係数Ａ，Ｂ，Ｃを持ち、それぞれの点１，２，３と
原点０との間は直線近似されている。このようにして、
誘導電動機４０２の磁気飽和特性（ψ2 *とＩψ*の関
係）を内蔵している。
【００１１】以上のようにしてベクトル制御が行われる
ため、従来は、制御対象となる誘導電動機の相互インダ
クタンス（励磁インダクタンス）および磁気飽和特性を
電動機の設計値あるいは測定値より求めていた。
ため、従来は、制御対象となる誘導電動機の相互インダ
クタンス（励磁インダクタンス）および磁気飽和特性を
電動機の設計値あるいは測定値より求めていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術で
は、誘導電動機の設計値からの演算や測定に手間がかか
るだけではなく精度のよい測定が難しいという問題があ
った。そこで、本発明は、誘導電動機の定数である相互
インダクタンス（励磁インダクタンス）と磁気飽和特性
の測定およびその補償係数の設定を精度よく自動的に行
うことのできる、誘導電動機のベクトル制御装置のチュ
ーニング方法を提供することを目的とする。
は、誘導電動機の設計値からの演算や測定に手間がかか
るだけではなく精度のよい測定が難しいという問題があ
った。そこで、本発明は、誘導電動機の定数である相互
インダクタンス（励磁インダクタンス）と磁気飽和特性
の測定およびその補償係数の設定を精度よく自動的に行
うことのできる、誘導電動機のベクトル制御装置のチュ
ーニング方法を提供することを目的とする。
【００１３】本発明の誘導電動機のベクトル制御のチュ
ーニング方法は、インバータを駆動電源とする誘導電動
機と、前記誘導電動機に印加される電流、電圧から電動
機磁束を演算する磁束演算部と、磁束指令値と前記磁束
演算部の出力との差から第1の励磁電流指令値を演算す
る磁束制御部と、前記磁束指令値から第２の励磁電流指
令値を演算する磁束指令補償部と、前記第1の励磁電流
指令値と前記第２の励磁電流指令値を加算して、励磁電
流指令値を出力する加算部とを有するベクトル制御装置
におけるベクトル制御インバータのチューニング方法に
おいて、前記磁束指令補償部には界磁量の大きさに基づ
き前記第２の励磁電流指令値を演算するための誘導電動
機の磁気飽和特性が補償関数として格納されており、前
記誘導電動機を予め決められている複数の界磁量となる
周波数で運転し、それぞれの界磁量での運転時、前記第
1の励磁電流指令値の絶対値が所定値以下となるよう
に、前記第1の励磁電流指令値が所定値より大きいとき
には、前記第２の励磁電流指令値が以前よりも大きくな
るように、磁束指令補償部に格納されている補償関数内
の補償係数を自動的に変更し、前記第1の励磁電流指令
値が所定値より小さいときには、前記第２の励磁電流指
令値が以前よりも小さくなるように、磁束指令補償部に
格納されている補償関数内の補償係数を自動的に変更す
ることにより補償関数を自動調整し,当該調整後には、
磁束制御ループを不要とすることを特徴とする。
ーニング方法は、インバータを駆動電源とする誘導電動
機と、前記誘導電動機に印加される電流、電圧から電動
機磁束を演算する磁束演算部と、磁束指令値と前記磁束
演算部の出力との差から第1の励磁電流指令値を演算す
る磁束制御部と、前記磁束指令値から第２の励磁電流指
令値を演算する磁束指令補償部と、前記第1の励磁電流
指令値と前記第２の励磁電流指令値を加算して、励磁電
流指令値を出力する加算部とを有するベクトル制御装置
におけるベクトル制御インバータのチューニング方法に
おいて、前記磁束指令補償部には界磁量の大きさに基づ
き前記第２の励磁電流指令値を演算するための誘導電動
機の磁気飽和特性が補償関数として格納されており、前
記誘導電動機を予め決められている複数の界磁量となる
周波数で運転し、それぞれの界磁量での運転時、前記第
1の励磁電流指令値の絶対値が所定値以下となるよう
に、前記第1の励磁電流指令値が所定値より大きいとき
には、前記第２の励磁電流指令値が以前よりも大きくな
るように、磁束指令補償部に格納されている補償関数内
の補償係数を自動的に変更し、前記第1の励磁電流指令
値が所定値より小さいときには、前記第２の励磁電流指
令値が以前よりも小さくなるように、磁束指令補償部に
格納されている補償関数内の補償係数を自動的に変更す
ることにより補償関数を自動調整し,当該調整後には、
磁束制御ループを不要とすることを特徴とする。
【００１４】
【作用】磁束偏差〈Δψ2）を”０”にするために磁束
のフィードバックループが設けられ、積分制御される
と、定常状態においては、磁束偏差〈Δψ2）は”０”
となる。このときの励磁電流指令値が、磁束指令演算部
出力の大きさの磁束をつくるのに必要な励磁電流の大き
さである。したがって、磁束制御出力が零になるように
（つまり必要な励磁電流指令のすべてが磁束指令補償部
出力となるように）いくつかの界磁弱め率で磁束補償部
の補償係数を変更することで補償関数を調整すれば、そ
の結果より誘導電動機の磁気飽和率を知ることができ
る。
のフィードバックループが設けられ、積分制御される
と、定常状態においては、磁束偏差〈Δψ2）は”０”
となる。このときの励磁電流指令値が、磁束指令演算部
出力の大きさの磁束をつくるのに必要な励磁電流の大き
さである。したがって、磁束制御出力が零になるように
（つまり必要な励磁電流指令のすべてが磁束指令補償部
出力となるように）いくつかの界磁弱め率で磁束補償部
の補償係数を変更することで補償関数を調整すれば、そ
の結果より誘導電動機の磁気飽和率を知ることができ
る。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の誘導電動機のベクトル制御
インバータのチューニング方法の第1の実施例のフロー
チャート、図３は図１に示すベクトル制御インバータの
チューニング方法が適用された誘導電動機のサーボシス
テムのブロック図、図４は図３に示すベクトル制御装置
４０３の詳細図である。本発明の従来技術と異なるとこ
ろは、磁束制御部５０７の出力の大きさにより磁束指令
補償部５２０内の補償関数を変更するようにすることで
あり、その変更手続は、磁束検出値と磁束指令値とを比
較する比較器と比較器の指示により補償関数内の補償係
数を加減算する加算器と減算器によって図１に示すアル
ゴリズムに従い磁束指令補償部５２１の補償関数をチュ
ーニングし、それによって自動的に磁束制御部５０７の
出力を所定の差の範囲まで縮小することである。
て説明する。図１は本発明の誘導電動機のベクトル制御
インバータのチューニング方法の第1の実施例のフロー
チャート、図３は図１に示すベクトル制御インバータの
チューニング方法が適用された誘導電動機のサーボシス
テムのブロック図、図４は図３に示すベクトル制御装置
４０３の詳細図である。本発明の従来技術と異なるとこ
ろは、磁束制御部５０７の出力の大きさにより磁束指令
補償部５２０内の補償関数を変更するようにすることで
あり、その変更手続は、磁束検出値と磁束指令値とを比
較する比較器と比較器の指示により補償関数内の補償係
数を加減算する加算器と減算器によって図１に示すアル
ゴリズムに従い磁束指令補償部５２１の補償関数をチュ
ーニングし、それによって自動的に磁束制御部５０７の
出力を所定の差の範囲まで縮小することである。
【００１６】まず、１００％界磁つまり定格界磁となる
回転数で運転し（ステップ１１）,定常状態において磁
束制御部５０７の出力が”０”となるように補償係数Ａ
を変更する。即ち、磁束制御部５０７の出力を検出し
（ステップ１２）、出力がプラスの場合は、補償係数Ａ
を大きくし（ステップ１３）、マイナスの場合は補償係
数Ａを小さくする（ステップ１４）。この調整は磁束制
御部５０７の出力が磁束指令補償部５２１の出力値の例
えば±０．５％以内とする。次に、界磁量がそれぞれ７
５％および５０％となる回転数で運転し（ステップ１５
および１９）、定常状態において磁束制御部５０７の出
力が”０”となるようにそれぞれ補償係数ＢおよびＣを
変更する。即ち、磁束制御部５０７の出力を検出し（ス
テップ１６および２０）、プラスの場合は、それぞれの
補償係数ＢおよびＣを大きくし（ステップ１７および２
１）、マイナスの場合はそれぞれの補償係数を小さくす
る（ステップ１８および２２）。この場合の補償係数の
変更手順および調整条件は１００％界磁のときと同様で
ある。以上の動作により、磁束指令補償部５２０の補償
係数Ａ，Ｂ，Ｃの値として、誘導電動機の相互インダク
タンス（励磁インダクタンス）および磁気飽和特性を自
動測定および設定を行うことができる。
回転数で運転し（ステップ１１）,定常状態において磁
束制御部５０７の出力が”０”となるように補償係数Ａ
を変更する。即ち、磁束制御部５０７の出力を検出し
（ステップ１２）、出力がプラスの場合は、補償係数Ａ
を大きくし（ステップ１３）、マイナスの場合は補償係
数Ａを小さくする（ステップ１４）。この調整は磁束制
御部５０７の出力が磁束指令補償部５２１の出力値の例
えば±０．５％以内とする。次に、界磁量がそれぞれ７
５％および５０％となる回転数で運転し（ステップ１５
および１９）、定常状態において磁束制御部５０７の出
力が”０”となるようにそれぞれ補償係数ＢおよびＣを
変更する。即ち、磁束制御部５０７の出力を検出し（ス
テップ１６および２０）、プラスの場合は、それぞれの
補償係数ＢおよびＣを大きくし（ステップ１７および２
１）、マイナスの場合はそれぞれの補償係数を小さくす
る（ステップ１８および２２）。この場合の補償係数の
変更手順および調整条件は１００％界磁のときと同様で
ある。以上の動作により、磁束指令補償部５２０の補償
係数Ａ，Ｂ，Ｃの値として、誘導電動機の相互インダク
タンス（励磁インダクタンス）および磁気飽和特性を自
動測定および設定を行うことができる。
【００１７】さらに、誘導電動機を定トルク領域のみで
用いるときにも調整が必要な相互インダクタンス（励磁
インダクタンス）の調整だけを行うときに適用する場合
について説明する。図２は本発明の誘導電動機のベクト
ル制御インバータのチューニング方法の第２の実施例の
フローチャートである。この第２の実施例は、第１の実
施例と同様に磁束制御部５０７の出力を比較器、加算
器、減算器によって０に近い所定値の範囲内に入るよう
に補償係数の数値が変更される係数器５２２を磁束指令
補償部５２１の代りに有する。次に、第２の実施例の動
作について説明する。まず、定格界磁つまり１００％界
磁となる回転数で運転し（ステップ３１）、定常状態に
おいて磁束制御部５０７の出力が”０”となるように係
数器５２２の数値を変更する。即ち、磁束制御部５０７
の出力が所定の範囲、例えば磁束指令値と係数器５２２
の数値との積の±０．５％以内とし、その範囲に入って
いるかを判定し（ステップ３２）、大きい場合は係数器
５２２の数値を大きくし（ステップ３３）、小さい場合
は係数器５２２の数値を小さくし（ステップ３４）、前
記±０．５％の範囲に入れる操作が自動的におこなわれ
る。
用いるときにも調整が必要な相互インダクタンス（励磁
インダクタンス）の調整だけを行うときに適用する場合
について説明する。図２は本発明の誘導電動機のベクト
ル制御インバータのチューニング方法の第２の実施例の
フローチャートである。この第２の実施例は、第１の実
施例と同様に磁束制御部５０７の出力を比較器、加算
器、減算器によって０に近い所定値の範囲内に入るよう
に補償係数の数値が変更される係数器５２２を磁束指令
補償部５２１の代りに有する。次に、第２の実施例の動
作について説明する。まず、定格界磁つまり１００％界
磁となる回転数で運転し（ステップ３１）、定常状態に
おいて磁束制御部５０７の出力が”０”となるように係
数器５２２の数値を変更する。即ち、磁束制御部５０７
の出力が所定の範囲、例えば磁束指令値と係数器５２２
の数値との積の±０．５％以内とし、その範囲に入って
いるかを判定し（ステップ３２）、大きい場合は係数器
５２２の数値を大きくし（ステップ３３）、小さい場合
は係数器５２２の数値を小さくし（ステップ３４）、前
記±０．５％の範囲に入れる操作が自動的におこなわれ
る。
【００１８】さらに、速度検出器付きのすべり周波数ベ
クトル制御について説明したが、速度検出器なしの場合
でもあるいは磁束の大きさを制御するのであれば他のベ
クトル制御方式の場合でも同様に適用できる。また、図
８において原点０と点１，２，３を直線で補間したが例
えば２次以上の曲線で補間してもよい。
クトル制御について説明したが、速度検出器なしの場合
でもあるいは磁束の大きさを制御するのであれば他のベ
クトル制御方式の場合でも同様に適用できる。また、図
８において原点０と点１，２，３を直線で補間したが例
えば２次以上の曲線で補間してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は誘導電動機
の相互インダクタンス〈励磁インダクタンス）および磁
気飽和現象を補償するための補償関数を自動調整するの
で、手間のかかるモータ定数の設定が簡単に所定の範囲
内で行えるので、制御精度が向上し、さらに、オートチ
ューニング終了後の通常運転時には磁束制御ループが不
要となり、高価な電圧検出器を外すことができるため、
ベクトル制御インバータのコストダウンも図れる効果が
ある。
の相互インダクタンス〈励磁インダクタンス）および磁
気飽和現象を補償するための補償関数を自動調整するの
で、手間のかかるモータ定数の設定が簡単に所定の範囲
内で行えるので、制御精度が向上し、さらに、オートチ
ューニング終了後の通常運転時には磁束制御ループが不
要となり、高価な電圧検出器を外すことができるため、
ベクトル制御インバータのコストダウンも図れる効果が
ある。
【図１】本発明の誘導電動機のベクトル制御インバータ
のチューニング方法の第1の実施例のフローチャートで
ある。
のチューニング方法の第1の実施例のフローチャートで
ある。
【図２】本発明の誘導電動機のベクトル制御インバータ
のチューニング方法の第２の実施例のフローチャートで
ある。
のチューニング方法の第２の実施例のフローチャートで
ある。
【図３】図１に示すベクトル制御インバータのチューニ
ング方法が適用された誘導電動機のサーボシステムのブ
ロック図である。
ング方法が適用された誘導電動機のサーボシステムのブ
ロック図である。
【図４】図３に示すベクトル制御装置４０３の詳細図で
ある。
ある。
【図５】従来の誘導電動機のサーボシステムのブロック
図である。
図である。
【図６】図５に示すベクトル制御装置４１３の詳細図で
ある。
ある。
【図７】誘導電動機の回路定数を示す等価回路である。
【図８】図４に示す磁束指令補償部５２０の界磁量と補
償係数との関係（補償関数）を示す図である。
償係数との関係（補償関数）を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例のベクトル制御装置の詳
細図である。
細図である。
４０１ 電圧形ＰＷＭインバ−タ ４０２ 誘導電動機 ４０３、４１３ ベクトル制御装置 ４０４ 指令発生器 ４０５ 電圧検出器 ４０６、４０７、４０８ 電流検出器 ４０９ エンコーダ ５０１ 速度制御器 ５０２ 除算器 ５０３ 磁束指令演算器 ５０４ ベクトル演算器 ５０５ ベクトル回転器 ５０６ 二相／三相変換器 ５０７ 磁束制御部 ５０８ 除算器 ５０９ 係数器 ５１０ 速度検出部 ５１２ 積分器 ５１３ 関数発生器 ５１６ 磁束演算部 ５１７、５１８、５１９ 電流制御器 ５２０、５２１ 磁束指令補償部 ５２２ 係数器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−89987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62392（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−304183（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17887（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 G01R 31/327 - 31/36
Claims (1)
- 【請求項１】 インバータを駆動電源とする誘導電動機
と、前記誘導電動機に印加される電流、電圧から電動機
磁束を演算する磁束演算部と、磁束指令値と前記磁束演
算部の出力との差から第1の励磁電流指令値を演算する
磁束制御部と、前記磁束指令値から第２の励磁電流指令
値を演算する磁束指令補償部と、前記第1の励磁電流指
令値と前記第２の励磁電流指令値を加算して、励磁電流
指令値を出力する加算部とを有するベクトル制御装置に
おけるベクトル制御インバータのチューニング方法にお
いて、 前記磁束指令補償部には界磁量の大きさに基づき前記第
２の励磁電流指令値を演算するための誘導電動機の磁気
飽和特性が補償関数として格納されており、前記誘導電
動機を予め決められている複数の界磁量となる周波数で
運転し、それぞれの界磁量での運転時、 前記第1の励磁電流指令値の絶対値が所定値以下となる
ように、 前記第1の励磁電流指令値が所定値より大きいときに
は、前記第２の励磁電流指令値が以前よりも大きくなる
ように、磁束指令補償部に格納されている補償関数内の
補償係数を自動的に変更し、 前記第1の励磁電流指令値が所定値より小さいときに
は、前記第２の励磁電流指令値が以前よりも小さくなる
ように、磁束指令補償部に格納されている補償関数内の
補償係数を自動的に変更することにより補償関数を自動
調整し,当該調整後には、磁束制御ループを不要とする
ことを特徴とするベクトル制御インバータのチューニン
グ方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12160693A JP3337039B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12160693A JP3337039B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06335278A JPH06335278A (ja) | 1994-12-02 |
| JP3337039B2 true JP3337039B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=14815422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12160693A Expired - Fee Related JP3337039B2 (ja) | 1993-05-24 | 1993-05-24 | 誘導電動機のベクトル制御インバータのチューニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337039B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3513561B2 (ja) | 2000-02-29 | 2004-03-31 | 株式会社日立製作所 | 誘導電動機の制御装置 |
| JP4731133B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2011-07-20 | 東洋電機製造株式会社 | 誘導機制御装置 |
| JP4410632B2 (ja) * | 2004-07-30 | 2010-02-03 | 株式会社日立製作所 | 誘導電動機の制御方法、制御装置、製鉄・非鉄設備、鉄道車両、巻取機、船舶、工作機械、抄紙機設備および搬送設備 |
| JP5295693B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2013-09-18 | 株式会社東芝 | 誘導電動機駆動装置 |
| JP5925058B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2016-05-25 | 三菱電機株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
| JP6033381B2 (ja) * | 2015-09-25 | 2016-11-30 | 三菱電機株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
-
1993
- 1993-05-24 JP JP12160693A patent/JP3337039B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06335278A (ja) | 1994-12-02 |
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