JP3447932B2 - 誘導電動機の制御方法及び装置 - Google Patents
誘導電動機の制御方法及び装置Info
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- JP3447932B2 JP3447932B2 JP29958697A JP29958697A JP3447932B2 JP 3447932 B2 JP3447932 B2 JP 3447932B2 JP 29958697 A JP29958697 A JP 29958697A JP 29958697 A JP29958697 A JP 29958697A JP 3447932 B2 JP3447932 B2 JP 3447932B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変電圧、可変周
波数の交流電圧を出力して誘導電動機を可変駆動する誘
導電動機の制御方法及び装置に関する。
波数の交流電圧を出力して誘導電動機を可変駆動する誘
導電動機の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータにより誘導電動機を駆動する
場合、電動機に印加する交流電圧の電圧と周波数の比
（Ｖ／Ｆ）を一定にして可変駆動するＶ／Ｆ一定制御方
式は、簡単な構成になるため、広く使用されている。し
かしながら、このＶ／Ｆ一定制御方式は、電動機に加わ
る負荷が軽くなるにつれて余分な励磁電流が流れ、効率
の良い運転ができなかったり、極低速度の範囲では有効
トルクが十分確保できなかった。この点を解決するた
め、種々の方法が提案されている。例えば、一例として
特開昭６２−２４４２９７号公報には、有効電流と無効
電流に分離し、有効成分からすべり周波数を算出して電
動機を制御する技術が記載されている。
場合、電動機に印加する交流電圧の電圧と周波数の比
（Ｖ／Ｆ）を一定にして可変駆動するＶ／Ｆ一定制御方
式は、簡単な構成になるため、広く使用されている。し
かしながら、このＶ／Ｆ一定制御方式は、電動機に加わ
る負荷が軽くなるにつれて余分な励磁電流が流れ、効率
の良い運転ができなかったり、極低速度の範囲では有効
トルクが十分確保できなかった。この点を解決するた
め、種々の方法が提案されている。例えば、一例として
特開昭６２−２４４２９７号公報には、有効電流と無効
電流に分離し、有効成分からすべり周波数を算出して電
動機を制御する技術が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、電動機を加速するとき、電動機の電流が負
荷トルクと対応しないため、低速時とか無負荷時に励磁
電流が増加する。このような状態で電動機を加速しよう
とすると、過励磁になったり、効率が低下したり、加速
できなかったりする問題が発生する。また、電動機の回
転数を検出しないセンサレス方式において、比例積分方
式の電流制御を持たない方式では、Ｖ／Ｆ一定方式であ
るため、インバータが過電流になったり、始動時に過大
電流が流れ、そのため、インバータ装置は過電流を検出
し、制御装置がトリップして正常な運転ができなくな
る、という問題が発生する。
来技術では、電動機を加速するとき、電動機の電流が負
荷トルクと対応しないため、低速時とか無負荷時に励磁
電流が増加する。このような状態で電動機を加速しよう
とすると、過励磁になったり、効率が低下したり、加速
できなかったりする問題が発生する。また、電動機の回
転数を検出しないセンサレス方式において、比例積分方
式の電流制御を持たない方式では、Ｖ／Ｆ一定方式であ
るため、インバータが過電流になったり、始動時に過大
電流が流れ、そのため、インバータ装置は過電流を検出
し、制御装置がトリップして正常な運転ができなくな
る、という問題が発生する。
【０００４】本発明の課題は、上記従来技術の問題点を
解決し、電動機が低速時でも無負荷時でも過励磁になら
ず、効率よく、スムーズに加減速し、電動機の負荷が増
加しても、電動機に発生する過電流を防止し、安定した
運転を可能にす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。
解決し、電動機が低速時でも無負荷時でも過励磁になら
ず、効率よく、スムーズに加減速し、電動機の負荷が増
加しても、電動機に発生する過電流を防止し、安定した
運転を可能にす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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、電動機の定格周波数、演算のためのサンプリング時
間、３相正弦波を作るテーブルのデータ数に基づいて定
格角速度を生成し、運転時には、定格角速度と加速時間
から加速角速度を演算し、サンプリング時間毎に初期角
速度に加速角速度を加算して出力角速度を生成し、一
方、電動機の負荷の増加に伴うトルク電流を検出すると
共に、トルク設定電流を定め、トルク電流が設定電流よ
り大きい時は、トルク電流とトルク設定電流の差から偏
差電流を生成し、偏差電流が零から電流偏差最小値まで
の範囲を比例定数最小値として、また、比例定数最小値
より大きい所定値を比例定数最大値として、また、比例
定数最小値と比例定数最大値までの範囲であって偏差電
流と電流偏差最小値の差に比例する定数を比例定数とし
て可変比例定数を定め、偏差電流と可変比例定数の乗算
から電流角速度を生成し、出力角速度から電流角速度を
減算して電流角速度制御を実行し、トルク電流がトルク
設定電流より小さくなった時は、出力角速度と定格角速
度を比較し、出力角速度が定格角速度より小さい場合、
出力角速度に加速角速度を加算し、出力角速度が定格角
速度より大きくなった場合、出力角速度から加速角速度
を減算して加速減速制御を実行し、電動機を定常運転に
移行する。
に、電動機の定格周波数、演算のためのサンプリング時
間、３相正弦波を作るテーブルのデータ数に基づいて定
格角速度を生成し、運転時には、定格角速度と加速時間
から加速角速度を演算し、サンプリング時間毎に初期角
速度に加速角速度を加算して出力角速度を生成し、一
方、電動機の負荷の増加に伴うトルク電流を検出すると
共に、トルク設定電流を定め、トルク電流が設定電流よ
り大きい時は、トルク電流とトルク設定電流の差から偏
差電流を生成し、偏差電流が零から電流偏差最小値まで
の範囲を比例定数最小値として、また、比例定数最小値
より大きい所定値を比例定数最大値として、また、比例
定数最小値と比例定数最大値までの範囲であって偏差電
流と電流偏差最小値の差に比例する定数を比例定数とし
て可変比例定数を定め、偏差電流と可変比例定数の乗算
から電流角速度を生成し、出力角速度から電流角速度を
減算して電流角速度制御を実行し、トルク電流がトルク
設定電流より小さくなった時は、出力角速度と定格角速
度を比較し、出力角速度が定格角速度より小さい場合、
出力角速度に加速角速度を加算し、出力角速度が定格角
速度より大きくなった場合、出力角速度から加速角速度
を減算して加速減速制御を実行し、電動機を定常運転に
移行する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す。
図１において、交流電源１に接続される整流器２は交流
電圧を直流電圧に変換する。整流器２の直流出力側には
平滑コンデンサ３が並列に接続される。ＰＷＭインバー
タ４は、平滑コンデンサ３に接続され、直流電圧を可変
電圧、可変周波数の３相交流電圧に変換する。誘導電動
機５はＰＷＭインバータ４の出力側に接続される。ここ
で、６は電動機の瞬時電流を検出する電流変流器（Ｃ
Ｔ）、６−１、６−２、６−３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電
流を検出するホールＣＴである。７は電動機を制御する
制御部、８は一定時間Ｔs毎に演算させるためのサンプ
リングタイマであり、制御部７の演算の間隔はＴsに依
存する。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態を示す。
図１において、交流電源１に接続される整流器２は交流
電圧を直流電圧に変換する。整流器２の直流出力側には
平滑コンデンサ３が並列に接続される。ＰＷＭインバー
タ４は、平滑コンデンサ３に接続され、直流電圧を可変
電圧、可変周波数の３相交流電圧に変換する。誘導電動
機５はＰＷＭインバータ４の出力側に接続される。ここ
で、６は電動機の瞬時電流を検出する電流変流器（Ｃ
Ｔ）、６−１、６−２、６−３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の電
流を検出するホールＣＴである。７は電動機を制御する
制御部、８は一定時間Ｔs毎に演算させるためのサンプ
リングタイマであり、制御部７の演算の間隔はＴsに依
存する。
【０００７】制御部７は、指令部９、加減速制御部１
０、Ａ／Ｄ変換器１１、電流変換器１２、すべり演算部
１３、電流角速度制御部１４、電流制御減算器１５、電
流制御判別回路１６、加減速電流制御切換器１７、角速
度指令部１８、すべり加算器１９、積算回路２０、磁束
電流指令部２１、電動機定数回路２２、ベクトル演算部
２３、ＰＷＭ発生回路２４からなる。指令部９は、電動
機５の運転周波数を指令する周波数指令９−１、加速レ
ート減速レートを指令する加減速指令９−２、電動機の
起動停止を指令する起動停止指令９−３、電流角速度制
御の定数を設定する定数設定９−４、電流角速度制御を
動作させるか否を決定する設定電流９−５からなる。加
減速制御部１０は、周波数指令９−１を受け、電動機が
始動時から定格周波数に到達するまでの角速度を加速レ
ートに基づいて加速角速度を加算し、停止命令時には減
速レートに基づいて減速角速度を減算する。そして、加
減速電流制御切換器１７のａ接点を介して角速度指令部
１８に与える。角速度指令部１８は、角速度指令ωout
を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１は、電動機の交流電流ｉ
ｕ，ｉｖ，ｉｗのアナログ瞬時値をサンプリングＴｓ毎
にディジタル値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに変換する。電流変換
器１２は、３相の相電流を２相のα−β軸に変換し、さ
らに回転座標のｄ−ｑ軸に変換する。その結果トルク電
流成分Ｉｑｆと励磁電流成分Ｉｄｆを出力する。すべり
演算部１３は、トルク電流成分Ｉｑｆと励磁電流成分Ｉ
ｄｆからすべり角速度ωsを演算する。すべり加算器１
９は、角速度指令ωoutとすべり角速度ωsを加算し、駆
動角速度ωdrを得る。このため、電動機回転数はより指
令値に精度良く一致する。電流角速度制御部１４は、負
荷等が増加し、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−５
より大きくなったときに動作する。ここで、電流角速度
制御部１４は指令部９から初期始動時に定数設定９−４
及び設定電流９−５のデータを記憶する。運転時には、
電流変換器１２で得たトルク電流成分Ｉｑｆと設定電流
９−５を比較し、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−
５より大きくなったとき、トルク電流成分Ｉｑｆと設定
電流９−５との偏差に応じて電流角速度ωiを生成し、
角速度指令部１８の出力角速度ωoutの値から電流角速
度ωiを電流制御減算器１５を介して減算する。一方、
電流制御判別回路１６は、トルク電流成分Ｉｑｆが設定
電流９−５より大きくなったことを判別し、トルク電流
加減速電流制御切換器１７のｂ接点と接続して角速度指
令部１８に与える。その結果、角速度指令部１８の角速
度ωoutは低下して電動機５の回転数をさげ、負荷を軽
減させる。このため、トルク電流成分Ｉｑｆは低下す
る。そして、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−５よ
り小さくなったことを電流制御判別回路１６により検出
したとき、加減速電流制御切換器１７は再びａ接点を選
択し、加減速制御を行い、加速する。このように、加減
速制御と電流角速度制御はトルク電流成分Ｉｑｆの大き
さが設定電流値９−５を境に切り換えられるため、過負
荷のときは定格角速度より小さい値で運転されることに
なる。積算回路２０は、駆動角速度ωdrをサンプリング
Ｔｓ毎に積算し、位相θを得る。磁束電流指令部２１
は、電動機の励磁電流指令値Ｉｄ*を出力する。電動機
定数回路２２は、駆動角速度ωdrと励磁電流指令値Ｉｄ
*と電動機トルク電流Ｉｑｆを入力し、電動機の１次換
算推定抵抗値ｒ１、１次換算総合インダクタンスＬσ、
一次リアクタンスＬ１からｑ軸トルク電圧成分Ｖ１ｑと
ｄ軸励磁電圧成分Ｖ１ｄを得る。ベクトル演算部２３
は、ｑ軸トルク電圧成分Ｖ１ｑ、ｄ軸励磁電圧成分Ｖ１
ｄからベクトル演算し、電動機印加電圧の大きさＶｕ，
Ｖｖ，Ｖｗを得る。ＰＷＭ発生回路２４は、３相交流電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと三角波等の搬送波と比較し、ＰＷ
ＭパルスＴｕ，Ｔｘ，Ｔｖ，Ｔｙ，Ｔｗ，Ｔｚを作る。
このＰＷＭパルスをインバータ４の半導体素子のゲート
に印加し、所望の周波数及び交流電圧を電動機に加えて
駆動する。
０、Ａ／Ｄ変換器１１、電流変換器１２、すべり演算部
１３、電流角速度制御部１４、電流制御減算器１５、電
流制御判別回路１６、加減速電流制御切換器１７、角速
度指令部１８、すべり加算器１９、積算回路２０、磁束
電流指令部２１、電動機定数回路２２、ベクトル演算部
２３、ＰＷＭ発生回路２４からなる。指令部９は、電動
機５の運転周波数を指令する周波数指令９−１、加速レ
ート減速レートを指令する加減速指令９−２、電動機の
起動停止を指令する起動停止指令９−３、電流角速度制
御の定数を設定する定数設定９−４、電流角速度制御を
動作させるか否を決定する設定電流９−５からなる。加
減速制御部１０は、周波数指令９−１を受け、電動機が
始動時から定格周波数に到達するまでの角速度を加速レ
ートに基づいて加速角速度を加算し、停止命令時には減
速レートに基づいて減速角速度を減算する。そして、加
減速電流制御切換器１７のａ接点を介して角速度指令部
１８に与える。角速度指令部１８は、角速度指令ωout
を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１は、電動機の交流電流ｉ
ｕ，ｉｖ，ｉｗのアナログ瞬時値をサンプリングＴｓ毎
にディジタル値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに変換する。電流変換
器１２は、３相の相電流を２相のα−β軸に変換し、さ
らに回転座標のｄ−ｑ軸に変換する。その結果トルク電
流成分Ｉｑｆと励磁電流成分Ｉｄｆを出力する。すべり
演算部１３は、トルク電流成分Ｉｑｆと励磁電流成分Ｉ
ｄｆからすべり角速度ωsを演算する。すべり加算器１
９は、角速度指令ωoutとすべり角速度ωsを加算し、駆
動角速度ωdrを得る。このため、電動機回転数はより指
令値に精度良く一致する。電流角速度制御部１４は、負
荷等が増加し、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−５
より大きくなったときに動作する。ここで、電流角速度
制御部１４は指令部９から初期始動時に定数設定９−４
及び設定電流９−５のデータを記憶する。運転時には、
電流変換器１２で得たトルク電流成分Ｉｑｆと設定電流
９−５を比較し、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−
５より大きくなったとき、トルク電流成分Ｉｑｆと設定
電流９−５との偏差に応じて電流角速度ωiを生成し、
角速度指令部１８の出力角速度ωoutの値から電流角速
度ωiを電流制御減算器１５を介して減算する。一方、
電流制御判別回路１６は、トルク電流成分Ｉｑｆが設定
電流９−５より大きくなったことを判別し、トルク電流
加減速電流制御切換器１７のｂ接点と接続して角速度指
令部１８に与える。その結果、角速度指令部１８の角速
度ωoutは低下して電動機５の回転数をさげ、負荷を軽
減させる。このため、トルク電流成分Ｉｑｆは低下す
る。そして、トルク電流成分Ｉｑｆが設定電流９−５よ
り小さくなったことを電流制御判別回路１６により検出
したとき、加減速電流制御切換器１７は再びａ接点を選
択し、加減速制御を行い、加速する。このように、加減
速制御と電流角速度制御はトルク電流成分Ｉｑｆの大き
さが設定電流値９−５を境に切り換えられるため、過負
荷のときは定格角速度より小さい値で運転されることに
なる。積算回路２０は、駆動角速度ωdrをサンプリング
Ｔｓ毎に積算し、位相θを得る。磁束電流指令部２１
は、電動機の励磁電流指令値Ｉｄ*を出力する。電動機
定数回路２２は、駆動角速度ωdrと励磁電流指令値Ｉｄ
*と電動機トルク電流Ｉｑｆを入力し、電動機の１次換
算推定抵抗値ｒ１、１次換算総合インダクタンスＬσ、
一次リアクタンスＬ１からｑ軸トルク電圧成分Ｖ１ｑと
ｄ軸励磁電圧成分Ｖ１ｄを得る。ベクトル演算部２３
は、ｑ軸トルク電圧成分Ｖ１ｑ、ｄ軸励磁電圧成分Ｖ１
ｄからベクトル演算し、電動機印加電圧の大きさＶｕ，
Ｖｖ，Ｖｗを得る。ＰＷＭ発生回路２４は、３相交流電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと三角波等の搬送波と比較し、ＰＷ
ＭパルスＴｕ，Ｔｘ，Ｔｖ，Ｔｙ，Ｔｗ，Ｔｚを作る。
このＰＷＭパルスをインバータ４の半導体素子のゲート
に印加し、所望の周波数及び交流電圧を電動機に加えて
駆動する。
【０００８】次に、本実施形態を詳細に説明する。ま
ず、図３を用いて、定格周波数Ｆdefと正弦波発生の原
理を示す。図３−１はサンプリング時間Ｔs毎に定格角
速度ωdefを加算する状態、図３−２は正弦波と余弦波
を３６０度分格納する正弦波、余弦波テーブル、図３−
３は定格周波数Ｆdefの時の定格角速度ωdefと位相θと
正弦波、余弦波を示す。いま、正弦波と余弦波がそれぞ
れＮtb個のテーブル数が有るとすると、電動機の定格周
波数Ｆdefの１周期の時間幅Ｔdefは、１／Ｆdefで求ま
る。１周期のサンプル回数Ｎsnpは、（数１）式により
演算できる。この時は正弦波を発生させるための電気角
３６０度を表現するテーブル数Ｎtbとすると、定格角速
度ωdefは（数２）式を用いて演算する。
ず、図３を用いて、定格周波数Ｆdefと正弦波発生の原
理を示す。図３−１はサンプリング時間Ｔs毎に定格角
速度ωdefを加算する状態、図３−２は正弦波と余弦波
を３６０度分格納する正弦波、余弦波テーブル、図３−
３は定格周波数Ｆdefの時の定格角速度ωdefと位相θと
正弦波、余弦波を示す。いま、正弦波と余弦波がそれぞ
れＮtb個のテーブル数が有るとすると、電動機の定格周
波数Ｆdefの１周期の時間幅Ｔdefは、１／Ｆdefで求ま
る。１周期のサンプル回数Ｎsnpは、（数１）式により
演算できる。この時は正弦波を発生させるための電気角
３６０度を表現するテーブル数Ｎtbとすると、定格角速
度ωdefは（数２）式を用いて演算する。
【数１】
【数２】
ここで、サンプリング時間Ｔs毎にωdefを積算すると、
（数３）により位相θが求まる。
（数３）により位相θが求まる。
【数３】
（数３）式の積算結果を図３−２のテーブルのアドレス
としてひくと、ｓｉｎθ、ｃｏｓθが求り、θの積算結
果がテーブル数Ｎtbより大きくなった時、θの値を零に
して積算すれば、連続的な正弦波と余弦波が得られる。
としてひくと、ｓｉｎθ、ｃｏｓθが求り、θの積算結
果がテーブル数Ｎtbより大きくなった時、θの値を零に
して積算すれば、連続的な正弦波と余弦波が得られる。
【０００９】つぎに、電動機の加速時と減速時に関して
説明する。電動機の始動時、電動機が始動周波数から定
格周波数Ｆdefまで加速する加速時間をＴaとする。定格
周波数Ｆdefまで加速するサンプル回数Ｎsnaは、サンプ
リング時間Ｔsと加速時間Ｔaから（数４）式を用いて求
める。加速角速度ωaは定格角速度ωdefとサンプル回数
Ｎsnaから（数５）式により求める。
説明する。電動機の始動時、電動機が始動周波数から定
格周波数Ｆdefまで加速する加速時間をＴaとする。定格
周波数Ｆdefまで加速するサンプル回数Ｎsnaは、サンプ
リング時間Ｔsと加速時間Ｔaから（数４）式を用いて求
める。加速角速度ωaは定格角速度ωdefとサンプル回数
Ｎsnaから（数５）式により求める。
【数４】
【数５】
角速度出力ωoutが定格角速度ωdefに到達しない時は角
速度出力ωoutに（数５）式で得られた加速角速度ωaを
加算する。すなわち（数６）式に従い加算する。また、
角速度出力ωoutが定格角速度ωdefに到達した時は、角
速度出力ωoutに（数５）式で得られた加速角速度ωaを
減算する。すなわち（数７）式に従い減算する。
速度出力ωoutに（数５）式で得られた加速角速度ωaを
加算する。すなわち（数６）式に従い加算する。また、
角速度出力ωoutが定格角速度ωdefに到達した時は、角
速度出力ωoutに（数５）式で得られた加速角速度ωaを
減算する。すなわち（数７）式に従い減算する。
【数６】
【数７】
電動機の運転中、停止命令が発生されると、（数８）式
に従い、減速角速度ωdを出力角速度ωoutから減算し、
出力角速度が停止角速度以下に達すると、電動機を停止
する。
に従い、減速角速度ωdを出力角速度ωoutから減算し、
出力角速度が停止角速度以下に達すると、電動機を停止
する。
【数８】
【００１０】図２に、本実施形態の加減速制御部１０の
詳細ブロックを示す。まず、電動機の始動から加速して
定格回転数に上昇する状態を説明する。図２において、
始動時には始動（初期）角速度ωfwを出力角速度部１０
−４に格納する。電動機はこの始動（初期）角速度ωfw
で初動回転する。続いて、運転指令定格周波数値部９−
１−１から定格周波数Ｆdefと始動命令を発すると、角
速度変換器１０−１は周波数指令を角速度指令ωrefに
変換する。一方、加速指令部９−２−１は加速減速スイ
ッチ１０−２のａ接点を選択し、接点ａｃを接続する。
第１の比較器１０−３において出力角速度部１０−４の
値ωoutと角速度指令ωrefを比較し、ωout≦ωrefの時
は加速スイッチ１０−５をａ接点を選択し、接点ａｃを
接続する。その結果、加速加算器１０−６は出力角速度
ωoutと加速角速度１０−７のωａを加算し、出力加速
度部１０−４に格納する。これは前記（数６）式を実施
したことになる。この動作をサンプリング毎に実施すれ
ば、やがてＴa秒後にはωout≧ωrefの条件が発生す
る。この時、第１の比較器１０−３は加速スイッチ１０
−５のｂ接点を選択し、接点ｃｂを接続する。その結
果、加速減算器１０−８は出力角速度ωoutから加速角
速度ωａを減算し、出力加速度部１０−４に格納する。
これは前記（数７）式を実施したことになる。この動作
をサンプリング毎に実施すれば、やがてωout≦ωrefの
条件が発生する。すなわち、（数６）式と（数７）式を
選択しながら、定常運転することになる。
詳細ブロックを示す。まず、電動機の始動から加速して
定格回転数に上昇する状態を説明する。図２において、
始動時には始動（初期）角速度ωfwを出力角速度部１０
−４に格納する。電動機はこの始動（初期）角速度ωfw
で初動回転する。続いて、運転指令定格周波数値部９−
１−１から定格周波数Ｆdefと始動命令を発すると、角
速度変換器１０−１は周波数指令を角速度指令ωrefに
変換する。一方、加速指令部９−２−１は加速減速スイ
ッチ１０−２のａ接点を選択し、接点ａｃを接続する。
第１の比較器１０−３において出力角速度部１０−４の
値ωoutと角速度指令ωrefを比較し、ωout≦ωrefの時
は加速スイッチ１０−５をａ接点を選択し、接点ａｃを
接続する。その結果、加速加算器１０−６は出力角速度
ωoutと加速角速度１０−７のωａを加算し、出力加速
度部１０−４に格納する。これは前記（数６）式を実施
したことになる。この動作をサンプリング毎に実施すれ
ば、やがてＴa秒後にはωout≧ωrefの条件が発生す
る。この時、第１の比較器１０−３は加速スイッチ１０
−５のｂ接点を選択し、接点ｃｂを接続する。その結
果、加速減算器１０−８は出力角速度ωoutから加速角
速度ωａを減算し、出力加速度部１０−４に格納する。
これは前記（数７）式を実施したことになる。この動作
をサンプリング毎に実施すれば、やがてωout≦ωrefの
条件が発生する。すなわち、（数６）式と（数７）式を
選択しながら、定常運転することになる。
【００１１】つぎに、電動機が停止命令を受け、減速し
て停止する状態を説明する。停止指令停止周波数値部９
−１−２から停止指令と電動機の運転する停止周波数Ｆ
stを発生すると、角速度指令変換器１０−９は停止周波
数Ｆstを停止角速度指令ωstに変換する。また、停止命
令とともに減速指令９−２−２は加速減速スイッチ１０
−２のｂ接点を選択し、接点ｃｂを接続する。第２の比
較器１０−１０は出力角速度部１０−４の値ωoutと停
止角速度指令ωstを比較し、ωout≧ωstの時は減速ス
イッチ１０−１１のａ接点を選択し、ａｃを接続する。
その結果、減速減算器１０−１２は角速度出力１０−４
のωoutから減速角速度１０−１３のωdを減算して角速
度出力ωoutを減少させる。これは（数８）式を実施し
たことになる。この動作をサンプリング毎に実施すれ
ば、やがてωout≦ωstの条件が成立する。そのとき第
２の比較器１０−１０は減速スイッチの接点ｂを選択
し、接点ｃｂを接続し、停止命令ゲートサプレス部１０
−１４からゲートサプレス信号を発生し、図１のＰＷＭ
演算回路２４からゲート信号を停止し、電動機を停止す
る。
て停止する状態を説明する。停止指令停止周波数値部９
−１−２から停止指令と電動機の運転する停止周波数Ｆ
stを発生すると、角速度指令変換器１０−９は停止周波
数Ｆstを停止角速度指令ωstに変換する。また、停止命
令とともに減速指令９−２−２は加速減速スイッチ１０
−２のｂ接点を選択し、接点ｃｂを接続する。第２の比
較器１０−１０は出力角速度部１０−４の値ωoutと停
止角速度指令ωstを比較し、ωout≧ωstの時は減速ス
イッチ１０−１１のａ接点を選択し、ａｃを接続する。
その結果、減速減算器１０−１２は角速度出力１０−４
のωoutから減速角速度１０−１３のωdを減算して角速
度出力ωoutを減少させる。これは（数８）式を実施し
たことになる。この動作をサンプリング毎に実施すれ
ば、やがてωout≦ωstの条件が成立する。そのとき第
２の比較器１０−１０は減速スイッチの接点ｂを選択
し、接点ｃｂを接続し、停止命令ゲートサプレス部１０
−１４からゲートサプレス信号を発生し、図１のＰＷＭ
演算回路２４からゲート信号を停止し、電動機を停止す
る。
【００１２】図１において、Ａ／Ｄ変換器１１は、電動
機５の交流電流のアナログ値を瞬時電流値としてサンプ
ルホールドし、ディジタル値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをに変換
する。変換されたディジタル値の３相電流を電流変換器
１２において（数９）式により２相のα−β軸に変換
し、（数１０）を用いて回転子座標であるｄ−ｑ軸変換
する。ここで、図４に、ベクトル図として（数９）、
（数１０）式の関係を示す。変換された励磁成分Ｉｄｆ
とトルク成分Ｉｄｑから（数１１）式を用いて電動機５
のすべり角速度ωsを求める。
機５の交流電流のアナログ値を瞬時電流値としてサンプ
ルホールドし、ディジタル値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをに変換
する。変換されたディジタル値の３相電流を電流変換器
１２において（数９）式により２相のα−β軸に変換
し、（数１０）を用いて回転子座標であるｄ−ｑ軸変換
する。ここで、図４に、ベクトル図として（数９）、
（数１０）式の関係を示す。変換された励磁成分Ｉｄｆ
とトルク成分Ｉｄｑから（数１１）式を用いて電動機５
のすべり角速度ωsを求める。
【数９】
【数１０】
【数１１】
ただし、ｋsは電動機５の励磁リアクタンスＬxと２次抵
抗ｒ２から求まる。角速度指令部１８は、角速度指令変
換器１０−１の角速度指令ωrefと加速減速により出力
角速度ωoutを出力し、電動機５はωoutよりすべりωs
だけ早い回転数指令で回転する。駆動角速度ωdrは（数
１２）式に示すように加算器１９によりωoutとωsを加
算して得る。
抗ｒ２から求まる。角速度指令部１８は、角速度指令変
換器１０−１の角速度指令ωrefと加速減速により出力
角速度ωoutを出力し、電動機５はωoutよりすべりωs
だけ早い回転数指令で回転する。駆動角速度ωdrは（数
１２）式に示すように加算器１９によりωoutとωsを加
算して得る。
【数１２】
このため、電動機５は角速度指令部１８より指令された
出力角速度ωoutに近い回転数で駆動する。積算回路２
０は、（数３）式を原理式とし、駆動角速度ωdrを（数
１３）式のように積算することにより、位相θを求め
る。図３に示したように、電気角で３６０度分の正弦波
のデータをＮtbのテーブルに分割して格納する。この
時、位相θはサンプリング毎にωdrを積算していき、θ
の値がテーブル数Ｎtbになったとき、θを零にクリアす
れば、図３−１に示すような鋸歯状が得られる。また、
位相θは、正弦波テーブルのアドレスに当たり、サンプ
リング毎に求めた位相θでテーブルをひけば、０から３
６０度までの正弦波を連続して得ることができる。
出力角速度ωoutに近い回転数で駆動する。積算回路２
０は、（数３）式を原理式とし、駆動角速度ωdrを（数
１３）式のように積算することにより、位相θを求め
る。図３に示したように、電気角で３６０度分の正弦波
のデータをＮtbのテーブルに分割して格納する。この
時、位相θはサンプリング毎にωdrを積算していき、θ
の値がテーブル数Ｎtbになったとき、θを零にクリアす
れば、図３−１に示すような鋸歯状が得られる。また、
位相θは、正弦波テーブルのアドレスに当たり、サンプ
リング毎に求めた位相θでテーブルをひけば、０から３
６０度までの正弦波を連続して得ることができる。
【数１３】
ここで、ωdrnは（数１２）式に示した駆動角速度ωdr
の積算値と等しい。ωdr(n-1)は前回の駆動角速度ωdr
の積算値である。磁束電流指令部２１は、磁束電流指令
を出力し、電動機５に相当した励磁電流を予め設定して
おく。電動機定数回路２２は、１次換算抵抗値ｒ１、１
次換算総合インダクタンスＬσ、１次インダクタンスＬ
1の電動機定数と磁束電流Ｉｄ*、駆動角速度ωdr、電動
機のトルク成分Ｉｑｆより、（数１４）、（数１５）式
を用いてｑ軸電圧トルク成分Ｖ１ｑとｄ軸電圧励磁成分
Ｖ１ｄを求める。
の積算値と等しい。ωdr(n-1)は前回の駆動角速度ωdr
の積算値である。磁束電流指令部２１は、磁束電流指令
を出力し、電動機５に相当した励磁電流を予め設定して
おく。電動機定数回路２２は、１次換算抵抗値ｒ１、１
次換算総合インダクタンスＬσ、１次インダクタンスＬ
1の電動機定数と磁束電流Ｉｄ*、駆動角速度ωdr、電動
機のトルク成分Ｉｑｆより、（数１４）、（数１５）式
を用いてｑ軸電圧トルク成分Ｖ１ｑとｄ軸電圧励磁成分
Ｖ１ｄを求める。
【数１４】
【数１５】
ベクトル演算部２３は、Ｖ１ｑとＶ１ｄから３相出力電
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを（数１６）、（数１７）式により
求める。
圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを（数１６）、（数１７）式により
求める。
【数１６】
【数１７】
ここで、ｓｉｎθ、ｃｏｓθは図３−２のテーブルから
求めた正弦波値、余弦波値を使用する。ＰＷＭ演算回路
２４は、ベクトル演算で得たＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗを３角波
と比較してパルス幅変調してインバータ４のゲートパル
スを得る。
求めた正弦波値、余弦波値を使用する。ＰＷＭ演算回路
２４は、ベクトル演算で得たＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗを３角波
と比較してパルス幅変調してインバータ４のゲートパル
スを得る。
【００１３】次に、電流角速度制御について説明する。
電流角速度制御において負荷が増加して規定以上の電流
が流れたとき、インバータ４に流れる電流を抑制するた
めに、出力角速度ωoutを減少させる。図１において、
設定電流９−５の出力値ＩESTA_Pの値と電流変換器１２
で検出したｑ軸トルク電流Ｉｑｆを比較し、Ｉｑｆ≧Ｉ
ESTA_Pの条件になった時、（数１８）式に示すように出
力角速度ωoutを減少させる。すなわち、電流角速度制
御部１４では電流角速度ωiを出力し、角速度指令部１
８の出力ωoutから減算器１５によりωiを減算する。一
方、電流制御判別回路１６では、Ｉｑｆ≧ＩESTA_Pの条
件を確認してスイッチ１７の接点ｂを選択し、接点ｂｃ
を接続する。そして、減算した結果を角速度指令部１８
に格納すれば、運転している出力角速度ωoutを低下さ
せることができる。すなわち、電動機の運転周波数が減
少し、ｑ軸トルク電流Ｉｑｆが設定電流９−５の値より
小さくなれば、電流制御判別回路１６は再びスイッチ１
７の接点ａを選択し、接点ａｃを接続する。その結果、
最大負荷電流は設定電流ＩESTA_Pの近傍で運転されるこ
とになる。
電流角速度制御において負荷が増加して規定以上の電流
が流れたとき、インバータ４に流れる電流を抑制するた
めに、出力角速度ωoutを減少させる。図１において、
設定電流９−５の出力値ＩESTA_Pの値と電流変換器１２
で検出したｑ軸トルク電流Ｉｑｆを比較し、Ｉｑｆ≧Ｉ
ESTA_Pの条件になった時、（数１８）式に示すように出
力角速度ωoutを減少させる。すなわち、電流角速度制
御部１４では電流角速度ωiを出力し、角速度指令部１
８の出力ωoutから減算器１５によりωiを減算する。一
方、電流制御判別回路１６では、Ｉｑｆ≧ＩESTA_Pの条
件を確認してスイッチ１７の接点ｂを選択し、接点ｂｃ
を接続する。そして、減算した結果を角速度指令部１８
に格納すれば、運転している出力角速度ωoutを低下さ
せることができる。すなわち、電動機の運転周波数が減
少し、ｑ軸トルク電流Ｉｑｆが設定電流９−５の値より
小さくなれば、電流制御判別回路１６は再びスイッチ１
７の接点ａを選択し、接点ａｃを接続する。その結果、
最大負荷電流は設定電流ＩESTA_Pの近傍で運転されるこ
とになる。
【数１８】
【００１４】ここで、図５に、トルク電流Ｉｑｆと設定
電流ＩESTA_Pの関係、図６に、比例定数ＫIDEFとｑ軸偏
差電流ＩQDEFの関係を示す。図５において、ｑ軸トルク
電流Ｉｑｆが設定電流ＩESTA_Pを超えたとき、（数１
９）式によりｑ軸偏差電流ＩQDEFを検出する。このＩQD
EFと比例定数ＫIDEFの乗算から電流角速度ωiを（数２
０）式で求める。
電流ＩESTA_Pの関係、図６に、比例定数ＫIDEFとｑ軸偏
差電流ＩQDEFの関係を示す。図５において、ｑ軸トルク
電流Ｉｑｆが設定電流ＩESTA_Pを超えたとき、（数１
９）式によりｑ軸偏差電流ＩQDEFを検出する。このＩQD
EFと比例定数ＫIDEFの乗算から電流角速度ωiを（数２
０）式で求める。
【数１９】
【数２０】
この電流角速度制御系において、偏差電流ＩQDEFが小さ
い範囲では、比例係数ＫIDEFを小さく選んで制御系がハ
ンチングしないようにし、偏差電流ＩQDEFが大きい範囲
では比例係数ＫIDEFを大きく選んで電流角速度ωiを大
きくして出力角速度ωoutを早く減少させ、インバータ
４の過電流を保護する必要がある。そこで、本実施形態
では、図６に示すように、偏差電流ＩQDEFの大きさに従
い比例定数ＫIDEFを可変にする特性を実現した。すなわ
ち、偏差電流ＩQDEFが零から最小値ＩQDEF_MINまでの小
さい範囲では、比例定数ＫIDEFは最小比例係数ＫIDEF_M
INを選択し、偏差電流ＩQDEFが偏差電流最小値ＩQDEF_M
IN以上になったとき、比例定数ＫIDEFは偏差電流ＩQDEF
と偏差電流最小値ＩQDEF_MINの差に比例した定数を作
る。そして、比例係数の最大値ＫIDEF_MAXを設ける。こ
れにより、偏差電流ＩQDEFの大きさに応じて比例係数Ｋ
IDEFを自由に選択することが可能になり、偏差電流ＩQD
EFが小さい範囲では、比例係数ＫIDEFを小さく選んで制
御系がハンチングしないようにし、偏差電流ＩQDEFが大
きい範囲では比例係数ＫIDEFを大きく選んでインバータ
４の過電流を保護することができる。（数２１）式は、
可変比例定数ＫIDEF_COEを用いて比例定数ＫIDEFを求め
る式である。
い範囲では、比例係数ＫIDEFを小さく選んで制御系がハ
ンチングしないようにし、偏差電流ＩQDEFが大きい範囲
では比例係数ＫIDEFを大きく選んで電流角速度ωiを大
きくして出力角速度ωoutを早く減少させ、インバータ
４の過電流を保護する必要がある。そこで、本実施形態
では、図６に示すように、偏差電流ＩQDEFの大きさに従
い比例定数ＫIDEFを可変にする特性を実現した。すなわ
ち、偏差電流ＩQDEFが零から最小値ＩQDEF_MINまでの小
さい範囲では、比例定数ＫIDEFは最小比例係数ＫIDEF_M
INを選択し、偏差電流ＩQDEFが偏差電流最小値ＩQDEF_M
IN以上になったとき、比例定数ＫIDEFは偏差電流ＩQDEF
と偏差電流最小値ＩQDEF_MINの差に比例した定数を作
る。そして、比例係数の最大値ＫIDEF_MAXを設ける。こ
れにより、偏差電流ＩQDEFの大きさに応じて比例係数Ｋ
IDEFを自由に選択することが可能になり、偏差電流ＩQD
EFが小さい範囲では、比例係数ＫIDEFを小さく選んで制
御系がハンチングしないようにし、偏差電流ＩQDEFが大
きい範囲では比例係数ＫIDEFを大きく選んでインバータ
４の過電流を保護することができる。（数２１）式は、
可変比例定数ＫIDEF_COEを用いて比例定数ＫIDEFを求め
る式である。
【数２１】
【００１５】図７に、本実施形態の電流角速度制御部１
４の詳細ブロックを示す。設定電流比較器１４−１は、
指令部９の設定電流値９−５の出力値ＩESTA_Pと電流変
換器１２の出力トルク電流Ｉｑｆを比較してＩｑｆ≦Ｉ
ESTA_Pの範囲では、零１スイッチ１４−２の接点ａを選
択し、ａｃ接点を接続した零値１４−３を選択する。そ
の結果、第１の乗算器１４−４は零と乗算するので、出
力ωiは零となり、電流角速度制御は動作しない。ま
た、Ｉｑｆ≧ＩESTA_Pの範囲では、設定電流比較器１４
−１は零１スイッチ１４−２の接点ｂを選択し、ｂｃ接
点を接続した１の値１４−５を選択する。その結果、第
１の乗算器１４−４は１と乗算するので、電流角速度制
御部１４は、次に説明する方法で電流角速度制御を行
い、ωiを出力する。まず、設定減算器１４−６は、
（数１９）式に従い、偏差電流ＩQDEFを出力する。偏差
電流ＩQDEFとトルク電流偏差最小値９−４−４の出力に
おいて、ＩQDEF≦ＩQDEF_MINの範囲では最小電流偏差比
較器１４−８は比例定数スイッチ１４−９のｂ接点を選
択し、接点ｂｃを接続する。このため、可変比例定数は
零値１４−３を選択し、第２の乗算器１４−１０は出力
零となる。比例定数リミッタ１４−１１には比例定数最
大値９−４−１からＫIDEF_MAXを格納してあるが、この
条件では無視され、比例定数加算器１４−１２は比例定
数最小値ＫIDEF_MIN９−４−２を加算するから、比例定
数ＫIDEF＝ＫIDEF_MINとなり、第３の乗算器１４−１３
はＩQDEFとＫIDEF_MINを乗算する。すなわち（数２０）
式を実施する。つぎに、ＩQDEF≧ＩQDEF_MINの範囲で
は、最小電流偏差比較器１４−８は比例定数スイッチ１
４−９のａ接点を選択し、接点ａｃを接続する。このた
め、可変比例定数９−４−３はＫIDEF_COEを出力し、第
２の乗算器１４−１０に入力する。偏差電流減算器１４
−７はＩQDEF−ＩQDEF_MINを演算し、第２の乗算器１４
−１０に印加されるので、（数２１）式の第２項の演算
をしたことになる。比例定数リミッタ１４−１１は、こ
の第２項と比例定数最大値ＫIDEF_MAXを比較し、ＫIDEF
_MAX以上にならないようにリミッタする。続いて、比例
定数加算器１４−１２は比例定数最小値ＫIDEF_MINを加
算し、（数２１）式を実行する。この加算結果がＫIDEF
となり、第３の乗算器１４−１３でＩQDEFと乗算すれ
ば、電流角速度ωiが求まり、（数２０）式を実施した
ことになる。この結果、比例定数ＫIDEFは、トルク偏差
電流ＩQDEFの値に従い図６に示す値から自由に選択され
ることになる。
４の詳細ブロックを示す。設定電流比較器１４−１は、
指令部９の設定電流値９−５の出力値ＩESTA_Pと電流変
換器１２の出力トルク電流Ｉｑｆを比較してＩｑｆ≦Ｉ
ESTA_Pの範囲では、零１スイッチ１４−２の接点ａを選
択し、ａｃ接点を接続した零値１４−３を選択する。そ
の結果、第１の乗算器１４−４は零と乗算するので、出
力ωiは零となり、電流角速度制御は動作しない。ま
た、Ｉｑｆ≧ＩESTA_Pの範囲では、設定電流比較器１４
−１は零１スイッチ１４−２の接点ｂを選択し、ｂｃ接
点を接続した１の値１４−５を選択する。その結果、第
１の乗算器１４−４は１と乗算するので、電流角速度制
御部１４は、次に説明する方法で電流角速度制御を行
い、ωiを出力する。まず、設定減算器１４−６は、
（数１９）式に従い、偏差電流ＩQDEFを出力する。偏差
電流ＩQDEFとトルク電流偏差最小値９−４−４の出力に
おいて、ＩQDEF≦ＩQDEF_MINの範囲では最小電流偏差比
較器１４−８は比例定数スイッチ１４−９のｂ接点を選
択し、接点ｂｃを接続する。このため、可変比例定数は
零値１４−３を選択し、第２の乗算器１４−１０は出力
零となる。比例定数リミッタ１４−１１には比例定数最
大値９−４−１からＫIDEF_MAXを格納してあるが、この
条件では無視され、比例定数加算器１４−１２は比例定
数最小値ＫIDEF_MIN９−４−２を加算するから、比例定
数ＫIDEF＝ＫIDEF_MINとなり、第３の乗算器１４−１３
はＩQDEFとＫIDEF_MINを乗算する。すなわち（数２０）
式を実施する。つぎに、ＩQDEF≧ＩQDEF_MINの範囲で
は、最小電流偏差比較器１４−８は比例定数スイッチ１
４−９のａ接点を選択し、接点ａｃを接続する。このた
め、可変比例定数９−４−３はＫIDEF_COEを出力し、第
２の乗算器１４−１０に入力する。偏差電流減算器１４
−７はＩQDEF−ＩQDEF_MINを演算し、第２の乗算器１４
−１０に印加されるので、（数２１）式の第２項の演算
をしたことになる。比例定数リミッタ１４−１１は、こ
の第２項と比例定数最大値ＫIDEF_MAXを比較し、ＫIDEF
_MAX以上にならないようにリミッタする。続いて、比例
定数加算器１４−１２は比例定数最小値ＫIDEF_MINを加
算し、（数２１）式を実行する。この加算結果がＫIDEF
となり、第３の乗算器１４−１３でＩQDEFと乗算すれ
ば、電流角速度ωiが求まり、（数２０）式を実施した
ことになる。この結果、比例定数ＫIDEFは、トルク偏差
電流ＩQDEFの値に従い図６に示す値から自由に選択され
ることになる。
【００１６】また、本実施形態は、電流角速度制御部１
４において、図８に示すように、比例定数等を自由に可
変できる。図８は、横軸に偏差電流ＩQDEFと電流偏差最
小値ＩQDEF_MINの差をとり、縦軸に比例定数ＫIDEFをと
った場合、パラメータに種々の値を与えたときの可変比
例係数ＫIDEF_COEの特性例を示す。例えば、ＫIDEF_COE
＝Ｈ‘４１８９、比例定数最大値ＫＩDEF_MAXを１２８
に選択すれば、Ａ特性が得られ、また、ＫIDEF_COE＝Ｈ
‘２０Ｃ４、比例定数最大値ＫIDEF_MAXを２５６に選択
すれば、Ｂ特性が得られる。この他、可変比例係数ＫID
EF_COEと比例定数最大値ＫIDEF_MAXの値を図示のように
組み合わせれば、図示細線のような特性が得られる。こ
のように、偏差電流ＩQDEFと電流偏差最小値ＩQDEF_MIN
の差をとった横軸と、比例定数ＫIDEFをとった縦軸から
なる第１象源において、比例定数の特性の全てが選択可
能となる。これにより、電動機の容量が変わっても、制
御系の安定性を適切に選択できる。また、インバータの
半導体素子の容量により、設定電流を自由に可変できる
ので、装置の小型化、低価格化が可能になる。
４において、図８に示すように、比例定数等を自由に可
変できる。図８は、横軸に偏差電流ＩQDEFと電流偏差最
小値ＩQDEF_MINの差をとり、縦軸に比例定数ＫIDEFをと
った場合、パラメータに種々の値を与えたときの可変比
例係数ＫIDEF_COEの特性例を示す。例えば、ＫIDEF_COE
＝Ｈ‘４１８９、比例定数最大値ＫＩDEF_MAXを１２８
に選択すれば、Ａ特性が得られ、また、ＫIDEF_COE＝Ｈ
‘２０Ｃ４、比例定数最大値ＫIDEF_MAXを２５６に選択
すれば、Ｂ特性が得られる。この他、可変比例係数ＫID
EF_COEと比例定数最大値ＫIDEF_MAXの値を図示のように
組み合わせれば、図示細線のような特性が得られる。こ
のように、偏差電流ＩQDEFと電流偏差最小値ＩQDEF_MIN
の差をとった横軸と、比例定数ＫIDEFをとった縦軸から
なる第１象源において、比例定数の特性の全てが選択可
能となる。これにより、電動機の容量が変わっても、制
御系の安定性を適切に選択できる。また、インバータの
半導体素子の容量により、設定電流を自由に可変できる
ので、装置の小型化、低価格化が可能になる。
【００１７】また、本実施形態は、周波数指令、加減速
指令を負の値とし、制御装置７の演算を符号付で実施す
れば、装置を変更することなく、逆転指令も実施するこ
とができる。また、本実施形態は、指令部９に負の電流
設定値ＩESTA_Nを設け、電流角速度制御部１４に追加す
れば、回生モードにも適用できる。さらに、回生時に負
の電流設定値ＩESTA_Nよりトルク電流Ｉｑｆがさらに小
さくなれば、電流角速度制御部１４の出力ωiは負の値
となるので、（数１８）式においても分かるように、出
力角速度ωoutは加算され、回転数指令を上昇させて電
動機の過電流を防止することができる。このような現象
の発生は次の時に発生する。すなわち、急減速指令が有
り、出力角速度ωoutは低位に設定されているにもかか
わらず、電動機の慣性が大きい場合、回転している電動
機の角速度が出力角速度ωoutより高くなるので、トル
ク電流は負になる（回生モード）。このトルク電流が負
の設定電流ＩESTA_Nより小さくなると、出力角速度ωou
tに電流角速度の出力ωiを加える。その結果、出力角速
度ωoutは大きくなり、より電動機が回転している角速
度に近づき、負の過電流を防止することができる。
指令を負の値とし、制御装置７の演算を符号付で実施す
れば、装置を変更することなく、逆転指令も実施するこ
とができる。また、本実施形態は、指令部９に負の電流
設定値ＩESTA_Nを設け、電流角速度制御部１４に追加す
れば、回生モードにも適用できる。さらに、回生時に負
の電流設定値ＩESTA_Nよりトルク電流Ｉｑｆがさらに小
さくなれば、電流角速度制御部１４の出力ωiは負の値
となるので、（数１８）式においても分かるように、出
力角速度ωoutは加算され、回転数指令を上昇させて電
動機の過電流を防止することができる。このような現象
の発生は次の時に発生する。すなわち、急減速指令が有
り、出力角速度ωoutは低位に設定されているにもかか
わらず、電動機の慣性が大きい場合、回転している電動
機の角速度が出力角速度ωoutより高くなるので、トル
ク電流は負になる（回生モード）。このトルク電流が負
の設定電流ＩESTA_Nより小さくなると、出力角速度ωou
tに電流角速度の出力ωiを加える。その結果、出力角速
度ωoutは大きくなり、より電動機が回転している角速
度に近づき、負の過電流を防止することができる。
【００１８】図９は、図１の実施形態の指令部９と制御
部７を分割した本発明の他の実施形態を示す。本実施形
態は、指令部９には、指令命令、データを格納する送信
記憶装置９−６、送信部９−７、記憶装置と送信部を伝
送する送信データバス９−８を備え、制御部７では、受
信部７−１、受信データバス７−２、受信記憶装置７−
３を備え、送信部９−７と受信部７−１はシリアル転送
する装置とする。このため、指令部９と制御部７は別個
に制御可能となる。ここで、送信記憶装置９−６は、指
令（定格周波数Ｆdef）９−１、加速減速指令（加速角
速度ωa．減速角速度ωd）９−２、起動停止指令Ｉfw．
Ｉst（初期角速度ωfw、停止角速度ωst）９−３、比例
定数最大値ＫIDEF_MAX９−４−１、比例定数最小値ＫID
EF_MIN９−４−２、可変比例定数ＫIDEF_COE９−４−
３、電流偏差最小値ＩQDEF_MIN９−４−４、設定電流値
ＩESTA_P９−５、負設定電流値ＩESTA_N９−９からな
り、受信記憶装置７−３には、送信記憶装置９−６に対
応して前記指令命令、データを記憶する。本実施形態で
は、指令部９の送信記憶装置９−６のデータは外部から
書き換えて保管し、指令部９と制御部７は定期的に送信
部９−７と受信部７−１を介して受信部記憶装置７−３
に転送保管する。加減速制御部１０、電流角速度制御部
１４は必要時に受信記憶装置７−３のデータを用いて制
御する。これにより、指令部９は制御部７が運転中にデ
ータを書き換えることが可能となる。このため、加減速
制御部１０では運転中に電動機の周波数指令を可変でき
る。また、起動時の加速スピード、停止時の減速スピー
ドを自由に可変可能とすることができる。
部７を分割した本発明の他の実施形態を示す。本実施形
態は、指令部９には、指令命令、データを格納する送信
記憶装置９−６、送信部９−７、記憶装置と送信部を伝
送する送信データバス９−８を備え、制御部７では、受
信部７−１、受信データバス７−２、受信記憶装置７−
３を備え、送信部９−７と受信部７−１はシリアル転送
する装置とする。このため、指令部９と制御部７は別個
に制御可能となる。ここで、送信記憶装置９−６は、指
令（定格周波数Ｆdef）９−１、加速減速指令（加速角
速度ωa．減速角速度ωd）９−２、起動停止指令Ｉfw．
Ｉst（初期角速度ωfw、停止角速度ωst）９−３、比例
定数最大値ＫIDEF_MAX９−４−１、比例定数最小値ＫID
EF_MIN９−４−２、可変比例定数ＫIDEF_COE９−４−
３、電流偏差最小値ＩQDEF_MIN９−４−４、設定電流値
ＩESTA_P９−５、負設定電流値ＩESTA_N９−９からな
り、受信記憶装置７−３には、送信記憶装置９−６に対
応して前記指令命令、データを記憶する。本実施形態で
は、指令部９の送信記憶装置９−６のデータは外部から
書き換えて保管し、指令部９と制御部７は定期的に送信
部９−７と受信部７−１を介して受信部記憶装置７−３
に転送保管する。加減速制御部１０、電流角速度制御部
１４は必要時に受信記憶装置７−３のデータを用いて制
御する。これにより、指令部９は制御部７が運転中にデ
ータを書き換えることが可能となる。このため、加減速
制御部１０では運転中に電動機の周波数指令を可変でき
る。また、起動時の加速スピード、停止時の減速スピー
ドを自由に可変可能とすることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
出力角速度及び加速角速度から減速角速度を生成するこ
とによって、電動機の加速レート、減速レートを自由に
設定でき、電動機の低速時及び無負荷時でも、過励磁に
ならず、効率よく、スムーズに電動機を加減速すること
が可能になる。また、トルク電流と設定電流との差から
偏差電流を作り、偏差電流に依存して比例定数を算出
し、偏差電流と比例定数から電流角速度を生成すること
によって、電動機の負荷が増加しても電動機の回転数を
低下させ、電動機電流を過電流にさせずに安定した運転
が可能になる。また、比例定数の大きさを偏差電流に対
して自由に選択できるので、比例定数を偏差電流が小さ
い時に小さく、大きい時に大きく可変することができ
る。そのため、定常負荷であってトルク電流が設定電流
近傍では比例定数が小さいので、設定電流をリミッタと
してハンチングなしに安定に運転することができ、ま
た、過渡時に急激にトルクが大きくなったときは比例定
数が大きいので、速やかに電動機の角速度指令を低下
し、これにより、過電流の発生を防止でき、制御装置の
トリップ等の事故を未然に防ぎ、安定に運転することが
可能になる。また、指令部の設定値及び制御部の演算を
符号付で行うことにより、正転、逆転、力行及び回生運
転を簡単に実行することができる。また、通信手段を介
して指令部と制御部を独立して別個に設けることによ
り、指令部は制御部が運転中でも任意の時間に任意の値
にデータを可変できるので、電動機の特性を運転中に調
整することが可能になる。
出力角速度及び加速角速度から減速角速度を生成するこ
とによって、電動機の加速レート、減速レートを自由に
設定でき、電動機の低速時及び無負荷時でも、過励磁に
ならず、効率よく、スムーズに電動機を加減速すること
が可能になる。また、トルク電流と設定電流との差から
偏差電流を作り、偏差電流に依存して比例定数を算出
し、偏差電流と比例定数から電流角速度を生成すること
によって、電動機の負荷が増加しても電動機の回転数を
低下させ、電動機電流を過電流にさせずに安定した運転
が可能になる。また、比例定数の大きさを偏差電流に対
して自由に選択できるので、比例定数を偏差電流が小さ
い時に小さく、大きい時に大きく可変することができ
る。そのため、定常負荷であってトルク電流が設定電流
近傍では比例定数が小さいので、設定電流をリミッタと
してハンチングなしに安定に運転することができ、ま
た、過渡時に急激にトルクが大きくなったときは比例定
数が大きいので、速やかに電動機の角速度指令を低下
し、これにより、過電流の発生を防止でき、制御装置の
トリップ等の事故を未然に防ぎ、安定に運転することが
可能になる。また、指令部の設定値及び制御部の演算を
符号付で行うことにより、正転、逆転、力行及び回生運
転を簡単に実行することができる。また、通信手段を介
して指令部と制御部を独立して別個に設けることによ
り、指令部は制御部が運転中でも任意の時間に任意の値
にデータを可変できるので、電動機の特性を運転中に調
整することが可能になる。
【図１】本発明の一実施形態
【図２】本発明の加減速制御部の詳細ブロック図
【図３】本発明の定格角速度と正弦波発生原理の説明図
【図４】電動機の３相交流電流とトルク電流と励磁電流
の関係を示す電流ベクトル図
の関係を示す電流ベクトル図
【図５】本発明のトルク電流と設定電流の関係を示す図
【図６】本発明のトルク偏差電流と比例定数を示す特性
図
図
【図７】本発明の電流角速度制御部の詳細ブロック図
【図８】本発明のトル偏差電流と比例定数を示す詳細特
性図
性図
【図９】本発明の他の実施形態
４…インバータ ５…誘導電動機 ７…誘導電動機の制
御部 ７−３…受信記憶装置 ８…サンプリングタイマ
９…指令部 ９−１…周波数指令部 ９−２…加減速
指令部 ９−３…起動停止指令部 ９−４…定数設定部
９−４−１…比例定数最大値 ９−４−２…比例定数
最小値 ９−４−３…可変比例定数 ９−４−４…トル
ク電流偏差最小値 ９−５…設定電流値 ９−６…送信
記憶装置 ９−９…負設定電流値 １０…加減速制御部 １０−１
…角速度指令変換器 １０−２…加速減速スイッチ １
０−３…第１の比較器 １０−４…出力角速度 １０−５…加速スイッチ １０−６…加速加算器 １０
−７…加速角速度 １０−８…加速減算器 １０−９…
角速度指令変換器 １０−１０…第２の比較器 １０−１１…減速スイッチ １０−１２…減速減算器
１０−１３…減速角速度 １０−１４…停止命令ゲートサプレス部 １１…Ａ／Ｄ
変換器 １２…電流変換器 １３…すべり演算部 １４
…電流角速度制御部 １４−１…設定電流比較器 １４−２…零１スイッチ １４−４…第１の乗算器 １
４−６…設定減算器 １４−７…偏差電流減算器 １４
−８…最小電流偏差比較器 １４−９…比例定数スイッ
チ １４−１０…第２の乗算器 １４−１１…比例定数
リミッタ １４−１２…比例定数加算器 １４−１３…
第３の乗算器 １５…減算器 １６…電流制御判別回路
１７…切換スイッチ １８…角速度指令部 １９…加
算器 ２０…積算回路 ２１…磁束電流指令部 ２２…
電動機定数回路 ２３…ベクトル演算部 ２４…ＰＷＭ
演算回路
御部 ７−３…受信記憶装置 ８…サンプリングタイマ
９…指令部 ９−１…周波数指令部 ９−２…加減速
指令部 ９−３…起動停止指令部 ９−４…定数設定部
９−４−１…比例定数最大値 ９−４−２…比例定数
最小値 ９−４−３…可変比例定数 ９−４−４…トル
ク電流偏差最小値 ９−５…設定電流値 ９−６…送信
記憶装置 ９−９…負設定電流値 １０…加減速制御部 １０−１
…角速度指令変換器 １０−２…加速減速スイッチ １
０−３…第１の比較器 １０−４…出力角速度 １０−５…加速スイッチ １０−６…加速加算器 １０
−７…加速角速度 １０−８…加速減算器 １０−９…
角速度指令変換器 １０−１０…第２の比較器 １０−１１…減速スイッチ １０−１２…減速減算器
１０−１３…減速角速度 １０−１４…停止命令ゲートサプレス部 １１…Ａ／Ｄ
変換器 １２…電流変換器 １３…すべり演算部 １４
…電流角速度制御部 １４−１…設定電流比較器 １４−２…零１スイッチ １４−４…第１の乗算器 １
４−６…設定減算器 １４−７…偏差電流減算器 １４
−８…最小電流偏差比較器 １４−９…比例定数スイッ
チ １４−１０…第２の乗算器 １４−１１…比例定数
リミッタ １４−１２…比例定数加算器 １４−１３…
第３の乗算器 １５…減算器 １６…電流制御判別回路
１７…切換スイッチ １８…角速度指令部 １９…加
算器 ２０…積算回路 ２１…磁束電流指令部 ２２…
電動機定数回路 ２３…ベクトル演算部 ２４…ＰＷＭ
演算回路
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平４−145892（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−68398（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−261596（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−126400（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−317698（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−23780（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−191690（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−69899（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−156271（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
H02P 5/00
H02P 6/00 - 6/24
H02M 7/42 - 7/98
Claims (7)
- 【請求項１】 可変電圧、可変周波数の交流電圧を出力
して誘導電動機を駆動する誘導電動機の制御方法におい
て、 前記電動機の定格周波数、演算のためのサンプリング時
間、３相正弦波を作るテーブルのデータ数に基づいて定
格角速度を生成し、運転時には、前記定格角速度と加速
時間から加速角速度を演算し、前記サンプリング時間毎
に初期角速度に前記加速角速度を加算して出力角速度を
生成し、一方、前記電動機の負荷の増加に伴うトルク電
流を検出すると共に、トルク設定電流を定め、前記トルク電流が前記設定電流より大きい時は、前記ト
ルク電流と前記設定電流の差から偏差電流を生成し、前
記偏差電流が零から電流偏差最小値までの範囲を比例定
数最小値として、また、前記比例定数最小値より大きい
所定値を比例定数最大値として、また、前記比例定数最
小値と前記比例定数最大値までの範囲であって前記偏差
電流と前記電流偏差最小値の差に比例する定数を比例定
数として可変比例定数を定め、前記偏差電流と前記可変
比例定数の乗算から電流角速度を生成し、前記出力角速
度から前記電流角速度を減算して電流角速度制御を実行
し、 前記トルク電流が前記設定電流より小さくなった時は、
前記 出力角速度と前記定格角速度を比較し、前記出力角
速度が前記定格角速度より小さい場合、前記出力角速度
に前記加速角速度を加算し、前記出力角速度が定格角速
度より大きくなった場合、前記出力角速度から前記加速
角速度を減算して加速減速制御を実行し、 前記電動機を定常運転に移行することを特徴とする誘導
電動機の制御方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記電流角速度は、
前記偏差電流が電流偏差最小値以下の時は前記比例定数
最小値を選択し、前記偏差電流が前記電流偏差最小値以
上であって前記電流偏差最大値以下の時は前記比例定数
を選択し、前記偏差電流が前記電流偏差最大値の時は前
記比例定数最大値を選択し、それぞれ前記比例定数最小
値または前記比例定数または前記比例定数最大値に前記
偏差電流を乗算して生成することを特徴とする誘導電動
機の制御方法。 - 【請求項３】 請求項１において、前記電動機の運転停
止指令時には、停止角速度と減速角速度を与え、前記サ
ンプリング時間毎に前記出力角速度から前記減速角速度
を減算し、前記出力角速度が前記停止角速度以下に達し
た時、前記電動機を停止することを特徴とする誘導電動
機の制御方法。 - 【請求項４】 請求項１において、前記定格周波数、前
記初期角速度を負の値にして逆転運転を実行し、各演算
を符号付として力行から回生までの運転を実行すること
を特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項５】 可変電圧、可変周波数の交流電圧を出力
して誘導電動機を駆動する誘導電動機の制御装置におい
て、 前記電動機の定格周波数、演算のためのサンプリング時
間、３相正弦波を作るテーブルのデータ数に基づいて定
格角速度を生成する手段と、前記定格角速度と加速時間
から加速角速度を演算する手段と、前記サンプリング時
間毎に初期角速度に前記加速角速度を加算して出力角速
度を生成する手段と、前記出力角速度と前記定格角速度
を比較する手段と、前記電動機の負荷の増加に伴うトル
ク電流を検出する手段と、トルク設定電流を定める手段
と、前記トルク電流と前記設定電流の差から偏差電流を
生成する手段と、前記偏差電流が零から電流偏差最小値
までの範囲を比例定数最小値として、また、前記比例定
数最小値より大きい所定値を比例定数最大値として、ま
た、前記比例定数最小値と前記比例定数最大値までの範
囲であって前記偏差電流と前記電流偏差最小値の差に比
例する定数を比例定数として可変比例定数を定める手段
と、前記偏差電流と前記可変比例定数の乗算から電流角
速度を生成する手段を備え、運転時において、前記トルク電流が前記設定電流より大
きい時は、前記出力角速度から前記電流角速度を減算し
て電流角速度制御を実行し、 前記トルク電流が前記設定電流より小さくなった時は、
前記 出力角速度が前記定格角速度より小さい場合、前記
出力角速度に前記加速角速度を加算し、前記出力角速度
が前記定格角速度より大きくなった場合、前記出力角速
度から前記加速角速度を減算して加速減速制御を実行
し、 前記電動機を定常運転に移行することを特徴とする誘導
電動機の制御装置。 - 【請求項６】 請求項５において、前記偏差電流と前記
電流偏差最小値を比較する手段と、前記偏差電流が電流
偏差最小値以下の時は前記比例定数最小値を選択する手
段と、前記偏差電流が前記電流偏差最小値以上であって
前記電流偏差最大値以下の時は前記比例定数を選択する
手段と、前記偏差電流が前記電流偏差最大値の時は前記
比例定数最大値を選択する手段と、それぞれ前記比例定
数最小値または前記比例定数または前記比例定数最大値
に前記偏差電流を乗算して前記電流角速度を生成する手
段を有することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項７】 請求項５において、前記電動機の停止角
速度と減速角速度を与える手段と、前記出力角速度と前
記停止角速度を比較する手段を備え、前記電動機の運転
停止指令時には、前記サンプリング時間毎に前記出力角
速度から前記減速角速度を減算し、前記出力角速度が前
記停止角速度以下に達した時、前記電動機を停止するこ
とを特徴とする誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29958697A JP3447932B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 誘導電動機の制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29958697A JP3447932B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 誘導電動機の制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11122999A JPH11122999A (ja) | 1999-04-30 |
| JP3447932B2 true JP3447932B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=17874558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29958697A Expired - Lifetime JP3447932B2 (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 誘導電動機の制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447932B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101087893B1 (ko) * | 2010-05-06 | 2011-12-01 | 엘에스산전 주식회사 | 인버터의 제어장치 |
-
1997
- 1997-10-16 JP JP29958697A patent/JP3447932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11122999A (ja) | 1999-04-30 |
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