JP3530721B2 - Induction motor torque control device - Google Patents
Induction motor torque control deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、誘導電動機のト
ルク制御装置に係り、特に速度検出器及び電圧(磁束)
検出器を用いることなく、高速・低速の回転速度及び力
行・回生動作の別なく、広範囲の動作領域にわたって高
精度、かつ高速応答のトルク制御を行うために好適な誘
導電動機のトルク制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque control device for an induction motor, and particularly to a speed detector and a voltage (magnetic flux).
The present invention relates to a torque control device for an induction motor, which is suitable for performing high-accuracy and high-speed response torque control over a wide range of operation regions without using a detector, regardless of high-speed / low-speed rotation speed and power running / regenerative operation. Is.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の速度検出器及び電圧(磁束)検出器
を用いない誘導電動機のトルク制御装置として、特開平
9−9700号公報に開示された図13の構成のものが
ある。2. Description of the Related Art As a conventional torque control device for an induction motor which does not use a speed detector and a voltage (magnetic flux) detector, there is a structure shown in FIG. 13 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-9700.
【0003】図13の誘導電動機のトルク制御装置は、
誘導電動機1、電流検出器2、PWMインバータ3、電
流成分指令演算手段4、電流成分演算手段5、すべり周
波数演算回路6、減算器7、積分器8,10、加算器
9、電流成分制御回路11a、電圧指令演算回路12か
ら構成されており、電流制御手段は、電流成分制御回路
11a、電圧指令演算回路12及びPWMインバータ3
から構成されている。この制御装置は、制御対象とする
1次電流指令を、誘導電動機の1次磁束を基準としたも
のとすることにより、高速回転時や過負荷時における1
次電圧の変動幅を抑制するものである。The torque control device for an induction motor shown in FIG.
Induction motor 1, current detector 2, PWM inverter 3, current component command calculation means 4, current component calculation means 5, slip frequency calculation circuit 6, subtractor 7, integrators 8, 10, adder 9, current component control circuit 11a and a voltage command calculation circuit 12, and the current control means includes a current component control circuit 11a, a voltage command calculation circuit 12 and a PWM inverter 3.
It consists of This control device uses a primary current command to be controlled as a reference based on the primary magnetic flux of the induction motor, so that the primary current command at the time of high-speed rotation or overload is
The fluctuation range of the next voltage is suppressed.
【0004】図14は電流成分指令演算手段4の詳細な
構成を示すブロック図である。図14において、20は
絶対値回路、21は関数発生器、22,24は係数器、
23は除算器である。FIG. 14 is a block diagram showing a detailed structure of the current component command calculating means 4. In FIG. 14, 20 is an absolute value circuit, 21 is a function generator, 22 and 24 are coefficient multipliers,
23 is a divider.
【0005】図15はすべり周波数演算回路6の詳細な
構成を示すブロック図である。図15において、30,
32,34及び36は係数器、31は微分器、33は加
算器、35は減算器、37は除算器である。FIG. 15 is a block diagram showing a detailed structure of the slip frequency calculation circuit 6. In FIG. 15, 30,
32, 34 and 36 are coefficient units, 31 is a differentiator, 33 is an adder, 35 is a subtractor, and 37 is a divider.
【0006】図16は電流成分制御回路11aの詳細な
構成を示すブロック図である。図16において、40,
43,46,50及び52は係数器、41,45,47
及び53は減算器、42,51は乗算器、44は除算
器、48,54は増幅器、49,55は加算器である。FIG. 16 is a block diagram showing a detailed structure of the current component control circuit 11a. In FIG. 16, 40,
43, 46, 50 and 52 are coefficient units, 41, 45, 47
And 53 are subtractors, 42 and 51 are multipliers, 44 is a divider, 48 and 54 are amplifiers, and 49 and 55 are adders.
【0007】次に、この誘導電動機のトルク制御装置の
動作説明に先立ち、この制御装置における制御原理につ
いて説明する。Next, before explaining the operation of the torque control device for the induction motor, the control principle of this control device will be described.
【0008】まず、1次周波数で回転する回転座標軸
(d−q軸とする)上における誘導電動機の電圧・電流方
程式は、公知のように次式(1a)〜(1d)によって
示される。First, a rotating coordinate axis that rotates at a primary frequency
The voltage-current equation of the induction motor on the (d-q axes) is represented by the following equations (1a) to (1d) as is well known.
【0009】[0009]
【数1】 [Equation 1]
【0010】ただし上式(1)において、Vds及びVqs
はそれぞれ1次電圧のd軸及びq軸成分、Ids及びIqs
はそれぞれ1次電流のd軸及びq軸成分、Idr及びIqr
はそれぞれ2次電流のd軸及びq軸成分である。また、
Rsは1次抵抗、Rrは2次抵抗、Lsは1次自己インダ
クタンス、Lrは2次自己インダクタンス、Mは1次2
次相互インダクタンス、pは微分演算子(=d/dt)
である。さらに、ωは1次磁束ベクトルの回転周波数、
すなわち、1次周波数であり、ωsはすべり周波数であ
る。However, in the above equation (1), V ds and V qs
Are the d-axis and q-axis components of the primary voltage, I ds and I qs, respectively.
Are the d-axis and q-axis components of the primary current, I dr and I qr, respectively.
Are the d-axis and q-axis components of the secondary current, respectively. Also,
R s is primary resistance, R r is secondary resistance, L s is primary self-inductance, L r is secondary self-inductance, M is primary 2
Next mutual inductance, p is differential operator (= d / dt)
Is. Furthermore, ω is the rotation frequency of the primary magnetic flux vector,
That is, it is the primary frequency and ω s is the slip frequency.
【0011】次に、1次磁束のd軸成分及びq軸成分は
それぞれ、次式(2a)及び(2b)で与えられる。Next, the d-axis component and the q-axis component of the primary magnetic flux are given by the following equations (2a) and (2b), respectively.
【0012】[0012]
【数2】 [Equation 2]
【0013】さて、ここで1次磁束ベクトルの方向をd
軸に一致させると、発生トルクτmは次式(3)のよう
になる。Now, let the direction of the primary magnetic flux vector be d
When the axes are matched with each other, the generated torque τ m is given by the following expression (3).
【0014】[0014]
【数3】 [Equation 3]
【0015】ただし、Pmは誘導電動機の極対数であ
る。However, P m is the number of pole pairs of the induction motor.
【0016】発生トルクτmは1次磁束のd軸成分Φds
と1次電流Iqsのq軸成分の積に比例し、制御が容易と
なる。そこで、1次磁束のd軸成分Φdsを(4)式で与え
られる指令値Φds *と一致させ、さらに、1次磁束ベク
トルの方向をd軸に一致させる(1次磁束のq軸成分Φ
qs=0とする)ための条件として、すべり周波数ωsを
(5)式のように、1次電流のd軸成分Idsを(6)式のよ
うに与える。The generated torque τ m is the d-axis component Φ ds of the primary magnetic flux.
And is proportional to the product of the q-axis component of the primary current I qs , which facilitates control. Therefore, the d-axis component Φ ds of the primary magnetic flux is made to coincide with the command value Φ ds * given by equation (4), and the direction of the primary magnetic flux vector is made to coincide with the d-axis (q-axis component of the primary magnetic flux). Φ
qs = 0), the slip frequency ω s
As in the equation (5), the d-axis component I ds of the primary current is given as in the equation (6).
【0017】[0017]
【数4】 [Equation 4]
【0018】ただし、I0 *は励磁電流成分指令、σは漏
れ係数{=1−M2/(LsLr)}である。However, I 0 * is an exciting current component command, and σ is a leakage coefficient {= 1-M 2 / (L s L r )}.
【0019】(6)式から、励磁電流成分指令I0 *に対応
する励磁電流成分I0は、次式のように表される。[0019] From (6), the exciting current component I 0 corresponding to the exciting current component command I 0 * is expressed by the following equation.
【0020】[0020]
【数5】 [Equation 5]
【0021】従って、励磁電流成分I0が指令値I0 *と
一致するように制御すれば、1次磁束のd軸成分Φdsは
指令値Φds *と一致させることができ、ひいては、1次
磁束ベクトルの方向をd軸と一致させることができる。Therefore, if the exciting current component I 0 is controlled so as to match the command value I 0 * , the d-axis component Φ ds of the primary magnetic flux can be matched with the command value Φ ds *. The direction of the secondary magnetic flux vector can be matched with the d axis.
【0022】ここで、1次周波数ωとすベり周波数ωs
との間には、公知のように次式(8)のような関係があ
る。Here, the primary frequency ω and the slip frequency ω s
As is well known, there is a relation as shown in the following equation (8).
【0023】[0023]
【数6】 [Equation 6]
【0024】ただし、ωmは誘導電動機の回転周波数(回
転速度)である。However, ω m is the rotation frequency (rotation speed) of the induction motor.
【0025】このように、1次磁束ベクトルの方向をd
軸に一致させると、定常状態において(1a)式及び(1
b)式は、次式(9a),(9b)のようになる。Thus, the direction of the primary magnetic flux vector is changed to d
If they are aligned with the axis, in steady state equation (1a) and (1
The equation (b) becomes the following equations (9a) and (9b).
【0026】[0026]
【数7】 [Equation 7]
【0027】そこで、1次電圧のd軸及びq軸成分の指
令値Vds *,Vqs *を、次式(10a),(10b)のように
与える。Therefore, command values V ds * and V qs * of the d-axis and q-axis components of the primary voltage are given by the following equations (10a) and (10b).
【0028】[0028]
【数8】 [Equation 8]
【0029】ただし、ω*は制御演算に用いる1次磁束
ベクトルの設定値(推定値)である。However, ω * is a set value (estimated value) of the primary magnetic flux vector used for the control calculation.
【0030】また、(6)式から、1次電流のd軸成分I
dsに対応するd軸成分指令Ids *を次式(11)で与え
る。From the equation (6), the d-axis component I of the primary current I
The d-axis component command I ds * corresponding to ds is given by the following equation (11).
【0031】[0031]
【数9】 [Equation 9]
【0032】ここで、(8)式より、1次磁束ベクトルの
設定値ω*を設定するために、誘導電動機の回転周波数
ωmの値が必要となる。しかし、この制御法は速度検出
器を用いない制御法であり、誘導電動機の回転周波数を
何等かの代替方法によって、誘導電動機の回転周波数の
推定値ω^mとして演算する必要がある。1次磁束ベク
トルはω^mを用いて求めるため、(8)式は次式(12)
のように置き換わる。Here, in order to set the set value ω * of the primary magnetic flux vector from the equation (8), the value of the rotation frequency ω m of the induction motor is required. However, this control method is a control method that does not use a speed detector, and it is necessary to calculate the rotation frequency of the induction motor as an estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor by some alternative method. Since the primary magnetic flux vector is obtained using ω ^ m , equation (8) is given by the following equation (12)
It replaces like.
【0033】[0033]
【数10】 [Equation 10]
【0034】この、誘導電動機の回転周波数の推定値ω
^mの演算原理は次のようなものである。This estimated value ω of the rotation frequency of the induction motor
The calculation principle of ^ m is as follows.
【0035】いま、誘導電動機の1次電圧が指令値に一
致するようにPWMインバータを用いて制御すると、ω
*=ωであればIqs *=IqsかつIds *=Idsが成り立
つ。しかし、ω*≠ωの場合はIqs *≠Iqs及びIds *≠
Idsとなる。したがって、Iqs *=IqsかつIds *=Ids
が成り立つようなω*を求めればω*=ωとなり、誘導電
動機の回転周波数の推定値を実際値と一致させることが
できる。Now, if control is performed using a PWM inverter so that the primary voltage of the induction motor matches the command value, ω
If * = ω, then I qs * = I qs and I ds * = I ds . However, if ω * ≠ ω, then I qs * ≠ I qs and I ds * ≠
I ds . Therefore, I qs * = I qs and I ds * = I ds
By obtaining the holds such ω * ω * = ω, and the estimated value of the rotation frequency of the induction motor can be matched to the actual value.
【0036】このため、1次電流のq軸成分指令Iqs *
とq軸成分Iqsの偏差を積分し、その積分結果を誘導電
動機の回転周波数の推定値ω^mとすれば、定常状態に
おいてIqs *=Iqsとなり、ω*=ωが成立する。そのと
き推定値ω^mは、実際値ωmに一致する。Therefore, the q-axis component command I qs * of the primary current
And the q-axis component I qs are integrated, and the integration result is an estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor, I qs * = I qs and ω * = ω are established in a steady state. At that time, the estimated value ω ^ m matches the actual value ω m .
【0037】さて、ここで、1次電流のd軸成分Ids及
びq軸成分Iqsは、次式(13a),(13b)を用いて求
めることができる。Now, the d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current can be obtained using the following equations (13a) and (13b).
【0038】[0038]
【数11】 [Equation 11]
【0039】ただし、θは1次磁束ベクトルの位相であ
り、上記の1次周波数ω、すなわち、1次磁束ベクトル
の回転周波数を積分することによって求められる。However, θ is the phase of the primary magnetic flux vector, and is obtained by integrating the primary frequency ω, that is, the rotation frequency of the primary magnetic flux vector.
【0040】また、1次電圧指令Vus *、Vvs *及びVws
*は、次式(14)を用いて求めることができる。The primary voltage commands V us * , V vs * and V ws
* Can be obtained using the following equation (14).
【0041】[0041]
【数12】 [Equation 12]
【0042】次に、図13に示す誘導電動機のトルク制
御装置の具体的動作を説明する。まず、誘導電動機1の
トルク指令τ* m及び第1の積分器8から出力された誘導
電動機1の回転周波数の推定値ω^mを電流成分指令演
算手段4に入力すると、励磁電流成分指令I0 *及びトル
ク電流成分指令Iqs *が出力される。Next, a specific operation of the torque control device for the induction motor shown in FIG. 13 will be described. First, when the torque command τ * m of the induction motor 1 and the estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor 1 output from the first integrator 8 are input to the current component command calculation means 4, the exciting current component command I 0 * and the torque current component command I qs * are output.
【0043】具体的には、図14に示すように、絶対値
回路20によって誘導電動機1の回転周波数の推定値ω
^mの絶対値|ω^m|が出力される。さらに、この絶対
値|ω^m|を関数発生器21に入力すると、次式(1
5)の演算が行われ、励磁電流成分指令I0 *が出力され
る。Specifically, as shown in FIG. 14, an absolute value circuit 20 estimates an estimated value ω of the rotation frequency of the induction motor 1.
^ Absolute value of m | ω ^ m | is output. Further, when this absolute value | ω ^ m | is input to the function generator 21, the following equation (1
The calculation of 5) is performed, and the exciting current component command I 0 * is output.
【0044】[0044]
【数13】 [Equation 13]
【0045】ここでI0-100%は励磁電流成分の定格値、
ωbは誘導電動機1の定格周波数である。Here, I 0-100% is the rated value of the exciting current component,
ω b is the rated frequency of the induction motor 1.
【0046】次に、この励磁電流成分指令I0 *を係数器
22に入力すると、(4)式の演算が行われ、1次磁束の
d軸成分指令Φds *が求められる。さらに、除算器23
によって、外部から入力された誘導電動機1のトルク指
令τ* mを、この1次磁束のd軸成分指令Φds *で除算し
た後、係数器24に入力すると、(3)式の関係からトル
ク電流成分指令Iqs *が出力される。Next, when the exciting current component command I 0 * is input to the coefficient unit 22, the calculation of the equation (4) is performed and the d-axis component command Φ ds * of the primary magnetic flux is obtained. Further, the divider 23
By dividing the torque command τ * m of the induction motor 1 input from the outside by the d-axis component command Φ ds * of the primary magnetic flux, and inputting it to the coefficient unit 24, the torque is calculated from the relationship of equation (3). The current component command I qs * is output.
【0047】次に、電流検出器2によって検出された1
次電流Ius(U相)、Ivs(V相)及び第2の積分器10か
ら出力された1次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段5に入力すると、(13)式の演算が行われ、1次電
流のd軸成分Ids及びq軸成分Iqsが出力される。Next, 1 detected by the current detector 2
When the secondary current I us (U phase), I vs (V phase) and the phase θ of the primary magnetic flux vector output from the second integrator 10 are input to the current component computing means 5, the computation of equation (13) is performed. The d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current are output.
【0048】つづいて、電流成分指令演算手段4から出
力されたトルク電流成分指令Iqs *及び電流成分演算手
段5から出力された1次電流のq軸成分(トルク電流成
分)Iqsの偏差を減算器7で求めた後、この偏差を第1
の積分器8に入力すると、誘導電動機1の回転周波数の
推定値ω^mが出力される。Subsequently, the deviation of the torque current component command I qs * output from the current component command calculating means 4 and the q-axis component (torque current component) I qs of the primary current output from the current component calculating means 5 is calculated. This difference is calculated by the subtractor 7
When input to the integrator 8, the estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor 1 is output.
【0049】次に、電流成分指令演算手段4から出力さ
れた励磁電流成分指令I0 *、電流成分演算手段5から出
力された1次電流のd軸成分Ids及びq軸成分Iqsをす
ベり周波数演算回路6に入力すると、すベり周波数ωs
が出力される。Next, the exciting current component command I 0 * output from the current component command calculating means 4 and the d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current output from the current component calculating means 5 are shown. When input to the slip frequency calculation circuit 6, the slip frequency ω s
Is output.
【0050】具体的には、図15に示すように、係数器
30、32、微分器31及び加算器33によって、(5)
式の右辺の分子の演算が行われる。一方、係数器34、
36及び減算器35によって、(5)式の右辺の分母の演
算が行われる。従って、除算器37によって、加算器3
3の出力を係数器36の出力で除算すると、(5)式の演
算が行われ、すベり周波数ωsが求められる。Specifically, as shown in FIG. 15, the coefficient units 30, 32, the differentiator 31, and the adder 33 are used to (5)
The numerator on the right side of the expression is calculated. On the other hand, the coefficient unit 34,
The denominator on the right side of the equation (5) is calculated by the 36 and the subtractor 35. Therefore, the adder 3 is added by the divider 37.
When the output of 3 is divided by the output of the coefficient unit 36, the calculation of the equation (5) is performed, and the slip frequency ω s is obtained.
【0051】つづいて、第1の積分器8の出力とすべり
周波数演算回路6の出力を加算器9によって加算する
と、(12)式の演算が行われ、1次磁束ベクトルの回転
周波数の設定値ω*が求められる。さらに、この1次磁
束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第2の積分器1
0に入力すると、1次磁束ベクトルの位相θが出力され
る。Subsequently, when the output of the first integrator 8 and the output of the slip frequency operation circuit 6 are added by the adder 9, the operation of the expression (12) is performed, and the set value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector is obtained. ω * is required. Further, the set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector is set to the second integrator 1
When input to 0, the phase θ of the primary magnetic flux vector is output.
【0052】次に、電流成分指令演算手段4から出力さ
れた励磁電流成分指令I0 *及びトルク電流成分指令Iqs
*、加算器9から出力された1次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、電流成分演算手段5から出力された
1次電流のd軸成分Ids及びq軸成分Iqsをそれぞれ、
電流成分制御回路11aに入力すると、1次電圧のd軸
成分指令Vds *及びq軸成分指令Vqs *が出力される。Next, the exciting current component command I 0 * and the torque current component command I qs output from the current component command calculating means 4 are outputted.
* , The set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector output from the adder 9, and the d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current output from the current component calculating means 5, respectively.
When input to the current component control circuit 11a, the d-axis component command V ds * and the q-axis component command V qs * of the primary voltage are output.
【0053】具体的には、図16に示すように、1次電
流のd軸成分Idsを係数器40に入力して得られた信号
を、減算器41によって励磁電流成分指令I0 *から減ず
ると(I0 *−σIds)が出力される。つづいて、乗算器4
2によってq軸電流成分(トルク電流成分)Iqsを二乗し
た後、係数器43に入力するとσIqs 2が出力される。
さらに、除算器44によって、このσIqs 2を減算器4
1から出力された(I0 *−σIds)で除算した後、減算器
45によって、1次電流のd軸成分Idsから減ずると
(7)式の演算が行われ、励磁電流成分I0が出力され
る。Specifically, as shown in FIG. 16, a signal obtained by inputting the d-axis component I ds of the primary current to the coefficient unit 40 is converted by the subtracter 41 from the exciting current component command I 0 *. When it is reduced, (I 0 * −σI ds ) is output. Next, multiplier 4
When the q-axis current component (torque current component) I qs is squared by 2, and input to the coefficient unit 43, σI qs 2 is output.
Further, the divider 44 subtracts this σI qs 2 from the subtractor 4
After dividing by (I 0 * −σI ds ) output from 1, the subtractor 45 subtracts from the d-axis component I ds of the primary current.
Expression (7) is calculated and the exciting current component I 0 is output.
【0054】つづいて、1次電流のd軸成分Idsを係数
器46に入力すると、1次抵抗によるd軸の電圧降下分
が出力される。さらに、1次電流のd軸成分を指令値に
一致させるために、減算器47によって、励磁電流成分
指令I0 *と減算器45から出力された励磁電流成分I0
の偏差を求め、この偏差を増幅器48で増幅するととも
に、この増幅器48の出力と係数器46の出力を加算器
49により加算し、得られた信号を次式(16)で示され
る1次電圧のd軸成分指令Vds *として出力する。Subsequently, when the d-axis component I ds of the primary current is input to the coefficient unit 46, the d-axis voltage drop due to the primary resistance is output. Further, in order to match the d-axis component of the primary current with the command value, the subtractor 47 causes the exciting current component command I 0 * and the exciting current component I 0 output from the subtracter 45 to be output.
Is obtained, the output of the amplifier 48 and the output of the coefficient unit 46 are added by an adder 49, and the obtained signal is the primary voltage expressed by the following equation (16). Output as the d-axis component command V ds * .
【0055】[0055]
【数14】 [Equation 14]
【0056】一方、励磁電流成分指令I0 *を係数器50
に入力すると、(4)式の演算が行われ、1次磁束ベクト
ルのd軸成分指令Φds *が出力される。さらに、このΦ
ds *と1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算
器51によって乗算すると、ω*・Φds *が出力される。
また、トルク電流成分Iqsを係数器52に入力すると、
1次抵抗によるq軸の電圧降下分が出力される。On the other hand, the exciting current component command I 0 * is calculated by the coefficient unit 50.
When input to, the equation (4) is calculated and the d-axis component command Φ ds * of the primary magnetic flux vector is output. Furthermore, this Φ
When ds * and the setting value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector are multiplied by the multiplier 51, ω * · Φ ds * is output.
When the torque current component I qs is input to the coefficient unit 52,
The voltage drop on the q-axis due to the primary resistance is output.
【0057】さらに、トルク電流成分Iqsを指令値に一
致させるために、減算器53によって、トルク電流成分
指令Iqs *とトルク電流成分Iqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器54で増幅するとともに、この増幅器54の
出力と、乗算器51及び係数器52の出力を加算器55
により加算し、得られた信号を次式(17)で示される1
次電圧のq軸成分指令Vqs *として出力する。Further, in order to match the torque current component I qs with the command value, the subtracter 53 obtains the deviation between the torque current component command I qs * and the torque current component I qs , and the amplifier 54 amplifies this deviation. At the same time, the output of the amplifier 54 and the outputs of the multiplier 51 and the coefficient unit 52 are added to the adder 55.
And the obtained signal is added by 1
Output as the q-axis component command V qs * of the next voltage.
【0058】[0058]
【数15】 [Equation 15]
【0059】次に、電流成分制御回路11aから出力さ
れた1次電圧のd軸成分指令Vds *とq軸成分指令Vqs *
及び第2の積分器10から出力された1次磁束ベクトル
の位相θを電圧指令演算回路12に入力すると、(14)
式の演算が行われ、1次電圧指令Vus *、Vvs *及びVws
*が出力される。さらに、PWMインバータ3によっ
て、誘導電動機1の1次電圧が上記の指令に一致するよ
うに制御される。Next, the d-axis component command V ds * and the q-axis component command V qs * of the primary voltage output from the current component control circuit 11a .
And the phase θ of the primary magnetic flux vector output from the second integrator 10 is input to the voltage command calculation circuit 12, (14)
The equation is calculated, and the primary voltage commands V us * , V vs * and V ws
* Is output. Further, the PWM inverter 3 controls the primary voltage of the induction motor 1 to match the above command.
【0060】以上の動作によってI0 *=I0及びIqs *=
Iqsが成り立つようにIds及びIqsが制御される。従っ
て、1次磁束のd軸成分Φdsが指令値に一致するととも
に、加算器9から出力される1次磁束ベクトルの設定値
ω*はω*=ωとなり、実際値と一致する。さらに、第2
の積分器10から出力される位相θは、1次磁束ベクト
ルの位相と一致する。その結果、誘導電動機1の発生ト
ルクτmはトルク指令τ* mに一致するように制御され
る。By the above operation, I 0 * = I 0 and I qs * =
I ds and I qs are controlled so that I qs holds. Therefore, the d-axis component Φ ds of the primary magnetic flux matches the command value, and the set value ω * of the primary magnetic flux vector output from the adder 9 is ω * = ω, which matches the actual value. Furthermore, the second
The phase θ output from the integrator 10 of 1 corresponds to the phase of the primary magnetic flux vector. As a result, the generated torque τ m of the induction motor 1 is controlled so as to match the torque command τ * m .
【0061】[0061]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に示した
誘導電動機のトルク制御装置においては、特に速度検出
器及び電圧(磁束)検出器を用いることなく、トルク制
御を行うことが可能となる。しかしながら、上記の制御
装置では、誘導電動機が低速で回転している場合に回生
動作を行おうとすると、制御系が不安定となり制御不能
となる問題点があった。In the torque control device for an induction motor shown in the above-mentioned prior art, it becomes possible to perform torque control without using a speed detector and a voltage (magnetic flux) detector. However, the above control device has a problem in that the control system becomes unstable and cannot be controlled when a regenerative operation is performed when the induction motor is rotating at a low speed.
【0062】つまり、回生動作を行う場合は(12)式で
示されるすべり周波数ωsの符号は、誘導電動機の回転
周波数の推定値ω^mの符号と逆符号となる。特に低速
回転での回生動作を行おうとすると{ωS nearly equal
ω^m}の状態に近づき、(12)式で示されるとおり
1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*の絶対値は
{|ω*| nearly equal 0}となる。このとき1次電
流のq軸成分指令Iqs *とq軸成分Iqsの偏差の符号
は、力行動作で正常に制御が行えている場合の偏差の符
号とは逆符号となる。すなわち、IqsをIqs *に一致さ
せるべく誘導電動機の回転周波数の推定値を求め、(1
0b)式の演算によって1次電圧のq軸成分指令Vqs *を
求めて制御を行っても、Iqs=Iqs *となる方向へ収束
せず、逆にIqs≠Iqs *となる方向へ発散してしまう。
このため、ω*=ωとなるよう制御できないことから、
1次周波数ωの演算が正常に行えず制御不能となる。以
上のことから、従来の制御装置では上記のように制御不
能とならないよう、誘導電動機の動作領域を低速回生動
作を除く領域に限定する必要があった。That is, when the regenerative operation is performed, the sign of the slip frequency ω s shown in the equation (12) has the opposite sign to the sign of the estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor. Especially when trying to perform regenerative operation at low speed rotation, {ω S nearly equal
ω ^ m }, the absolute value of the setting value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector becomes {| ω * | nearly equal 0} as shown in the equation (12). At this time, the sign of the deviation between the q-axis component command I qs * of the primary current and the q-axis component I qs has the opposite sign to the sign of the deviation when the control is normally performed in the power running operation. That is, obtains an estimated value of the rotation frequency of the induction motor to match the I qs to I qs *, (1
0b), even if the q-axis component command V qs * of the primary voltage is obtained by the control and then controlled, it does not converge in the direction of I qs = I qs *, and conversely I qs ≠ I qs * Diversify in the direction.
Therefore, since it cannot be controlled so that ω * = ω,
The primary frequency ω cannot be calculated normally and cannot be controlled. From the above, in the conventional control device, it was necessary to limit the operation region of the induction motor to a region excluding the low speed regenerative operation so as not to be out of control as described above.
【0063】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、特に速度検出器及び電圧(磁
束)検出器を用いることなく、低速回転かつ回生動作時
を含む広範囲の動作領域にわたって、高精度、高速応答
で常に安定したトルク制御性能を実現する誘導電動機の
トルク制御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and particularly in a wide operating range including low speed rotation and regenerative operation without using a speed detector and a voltage (magnetic flux) detector. In general, it is an object of the present invention to provide a torque control device for an induction motor that realizes stable torque control performance with high accuracy and high speed response.
【0064】[0064]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る誘
導電動機のトルク制御装置は、電流成分演算手段により
誘導電動機の1次電流を1次磁束ベクトルと同相の成分
(励磁電流成分)及び直交する成分(トルク電流成分)に分
解し、電流成分指令演算手段により誘導電動機が出力す
ベきトルクの指令信号及び誘導電動機の回転周波数の推
定値に基づいて1次電流の励磁電流成分指令及びトルク
電流成分指令を算出し、さらに、電流制御手段により、
上記の電流成分をそれぞれの電流成分指令に一致させる
ように誘導電動機の1次電流を制御し、かつ、速度誤差
推定手段により、上記トルク電流成分指令と上記トルク
電流成分及び上記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分
に基づいて、上記1次磁束ベクトルの回転周波数の実際
値と制御演算に用いた上記1次磁束ベクトルの回転周波
数の設定値との誤差(速度誤差)を算出し、上記速度誤差
を第1の積分器により積分して上記誘導電動機の回転周
波数の推定値となして、上記誘導電動機の回転周波数を
求め、また、すべり周波数演算回路により、上記励磁電
流成分指令または上記励磁電流成分及び上記トルク電流
成分指令または上記トルク電流成分から上記誘導電動機
のすべり周波数を求め、加算器により、上記誘導電動機
の回転周波数の推定値と上記誘導電動機のすべり周波数
を加算して上記1次磁束ベクトルの回転周波数となし、
さらに、第2の積分器により上記1次磁束ベクトルの回
転周波数を積分して、上記1次磁束ベクトルの位相とな
して、上記1次磁束ベクトルの位相を演算することによ
り、高速応答で、かつ、安定性の高いトルク制御特性が
得られるものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a torque control device for an induction motor, wherein the primary component of the induction motor is in-phase with the primary magnetic flux vector by the current component calculating means.
(Exciting current component) and orthogonal component (torque current component), and the primary current is calculated based on the command signal of the inductive torque output by the induction motor and the estimated value of the rotation frequency of the induction motor by the current component command calculation means. Of the excitation current component command and the torque current component command of
The primary current of the induction motor is controlled so that the current components match the respective current component commands, and the torque error component command and the torque current component and the excitation current component command are controlled by the speed error estimating means. An error (speed error) between the actual value of the rotational frequency of the primary magnetic flux vector and the set value of the rotational frequency of the primary magnetic flux vector used in the control calculation is calculated based on the exciting current component, and the speed error is calculated. Is integrated by a first integrator to obtain an estimated value of the rotation frequency of the induction motor to obtain the rotation frequency of the induction motor, and a slip frequency calculation circuit is used to calculate the excitation current component command or the excitation current component. And the slip frequency of the induction motor from the torque current component command or the torque current component, and the addition of the adder to estimate the rotation frequency of the induction motor. Values and the induction motor rotational frequency and without the addition to the primary flux vector slip frequency,
Furthermore, the rotational frequency of the primary magnetic flux vector is integrated by the second integrator to obtain the phase of the primary magnetic flux vector, and the phase of the primary magnetic flux vector is calculated to obtain a high-speed response and It is possible to obtain highly stable torque control characteristics.
【0065】請求項2の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項1の上記速度誤差推定手段が、上記
トルク電流成分指令と上記トルク電流成分の偏差及び上
記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分の偏差で表現さ
れる直交座標上の電流誤差ベクトルを座標変換して、上
記1次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に
用いた上記1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との
誤差(速度誤差)及び上記座標変換後の上記励磁電流成分
指令と上記励磁電流の偏差を出力し、さらに、上記電流
制御手段が上記偏差を入力として1次電流を制御するこ
とにより、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域に
わたって制御系を常に安定に保ち、高速応答のトルク制
御特性が得られるものである。In the torque control device for an induction motor according to a second aspect of the present invention, the speed error estimating means according to the first aspect is arranged such that the deviation between the torque current component command and the torque current component, the exciting current component command and the exciting current. The current error vector on the Cartesian coordinates represented by the deviation of the current component is subjected to coordinate conversion to obtain the actual value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector and the set value of the rotational frequency of the primary magnetic flux vector used for the control calculation. Error (speed error) and the deviation of the exciting current component command after the coordinate conversion and the exciting current, and further, the current control means controls the primary current by inputting the deviation to input the low speed regeneration. The control system is always kept stable over a wide range of operation including operation, and high-speed response torque control characteristics are obtained.
【0066】請求項3の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、上記速度誤差推定手段で行う上記1次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用いた上記
1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との誤差(速度
誤差)の推定演算を、上記トルク電流成分指令と上記ト
ルク電流成分の偏差及び上記励磁電流成分指令と上記励
磁電流成分の偏差で表現される直交座標上の電流誤差ベ
クトルを座標変換して行う際に、上記座標変換の変換位
相角を誘導電動機の力行・回生動作にて切り替えること
で、低速回生動作時を含み、広範囲の動作領域にわたっ
て常に安定かつ高精度、高速応答のトルク制御特性が得
られるものである。In the torque control device for an induction motor according to a third aspect of the present invention, the actual value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector performed by the speed error estimating means and the rotational frequency of the primary magnetic flux vector used for the control calculation. Of the error (speed error) with respect to the set value of, the current error on the Cartesian coordinates expressed by the deviation of the torque current component command and the torque current component and the deviation of the exciting current component command and the exciting current component When performing vector coordinate conversion, the conversion phase angle of the above coordinate conversion is switched by the power running / regenerative operation of the induction motor, so that stable, high-accuracy, high-speed operation is always possible over a wide range of operation including low-speed regenerative operation. The response torque control characteristic is obtained.
【0067】請求項4の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項4において、上記速度誤差推定手段
にて行う上記座標変換の上記変換位相角の切り替えを、
緩衝回路を通して行うことにより、切り替えの際の上記
変換位相角の変化の度合を抑制し、切り替え時に過渡的
に発生する振動、ショックを緩和するものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the torque control device for an induction motor according to the fourth aspect, wherein the conversion phase angle of the coordinate conversion performed by the speed error estimating means is switched.
By performing through the buffer circuit, the degree of change in the conversion phase angle at the time of switching is suppressed, and the vibration and shock transiently generated at the time of switching are alleviated.
【0068】請求項5の発明に係る誘導電動機のトルク
制御装置は、請求項1において、上記速度誤差推定手段
の出力する上記速度誤差を、上記1次磁束ベクトルの回
転周波数の絶対値に応じて調節することにより、広範囲
の動作領域にわたって、等しい制御応答性を得るもので
ある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the torque control device for an induction motor according to the first aspect, wherein the speed error output from the speed error estimating means is determined according to the absolute value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector. By adjusting, it is possible to obtain equal control response over a wide range of operation areas.
【0069】[0069]
実施の形態1.以下、請求項1及び請求項2の発明に関
連する実施の形態を説明するのに先立ち、この発明の基
礎となる速度誤差の推定方法について説明する。First Embodiment Prior to describing the embodiments relating to the inventions of claims 1 and 2, a method of estimating a velocity error, which is the basis of the present invention, will be described below.
【0070】従来の技術における制御方式について説明
したとおり、1次電流のq軸成分指令Iqs *とq軸成分
Iqs及び1次電流のd軸成分指令Ids *とd軸成分Ids
に関して、Iqs *=IqsかつIds *=Idsが成り立つよう
な1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を求めれ
ばω*=ωとなり、1次磁束ベクトルの回転周波数の実
際値ωを演算できる。しかし、Iqs *とIqsの偏差及び
Ids *とIdsの偏差は、速度誤差が一定であっても、1
次磁束ベクトルの回転周波数の実際値ω及び発生トルク
τmの状態により変動する。これを図に示すと図4及び
図5のようになる。As described in the control method in the prior art, the q-axis component command I qs * and q-axis component I qs of the primary current and the d-axis component command I ds * and d-axis component I ds of the primary current.
With respect to, if the setting value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector that satisfies I qs * = I qs and I ds * = I ds is obtained, then ω * = ω and the actual value of the rotational frequency of the primary magnetic flux vector is obtained. ω can be calculated. However, the deviation of the I qs * and I qs deviation and I ds * and I ds can be speed error is constant, 1
It varies depending on the actual value ω of the rotation frequency of the secondary magnetic flux vector and the state of the generated torque τ m . This is shown in FIGS. 4 and 5.
【0071】図4は、誘導電動機が力行動作(定格出力
トルクτm100%)にて、ある一定の速度誤差Δω(=ω*
−ω)>0が存在する場合に、1次磁束ベクトルの回転
周波数ωを変化させながら、速度誤差に起因して1次電
流に発生する誤差をd−q座標軸上で電流誤差ベクトル
として表現したものである。すなわち、1次電流のq軸
成分指令Iqs *とq軸成分Iqsの偏差ΔIqs(=Iqs *−
Iqs)が電流誤差ベクトルのq軸成分であり、1次電流
のd軸成分指令Ids *とd軸成分Idsの偏差ΔIds(=
Ids *−Ids)が電流誤差ベクトルのd軸成分である。
同様に、図5は、誘導電動機が回生動作の場合のもので
ある。FIG. 4 shows that the induction motor is in a power running operation (rated output torque τ m100% ) and has a certain speed error Δω (= ω *).
-Ω)> 0 exists, the error generated in the primary current due to the velocity error is expressed as a current error vector on the dq coordinate axes while changing the rotation frequency ω of the primary magnetic flux vector. It is a thing. That is, the deviation ΔI qs (= I qs * − between the q-axis component command I qs * of the primary current and the q-axis component I qs
I qs ) is the q-axis component of the current error vector, and the deviation ΔI ds (= d-axis component command I ds * and d-axis component I ds of the primary current is ΔI ds (=
I ds * -I ds ) is the d-axis component of the current error vector.
Similarly, FIG. 5 shows the case where the induction motor is in the regenerative operation.
【0072】図4のように、誘導電動機が力行動作の場
合は、電流誤差ベクトルは1次磁束ベクトルの回転周波
数ωにより変動するものの、そのd軸成分ΔIdsの変動
は小さくq軸成分ΔIqsの変動が主体的である。また、
d軸成分ΔIds、q軸成分ΔIqsのいずれについても1
次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に応じて符号が反
転することはなく、その符号は速度誤差Δωの符号の逆
である。これは、制御系において速度誤差の推定演算に
関わる信号が常に負帰還であり、制御系が安定となるよ
う作用することを示す。As shown in FIG. 4, when the induction motor is in the powering operation, the current error vector fluctuates according to the rotation frequency ω of the primary magnetic flux vector, but the fluctuation of the d-axis component ΔI ds is small and the q-axis component ΔI qs. The fluctuation of is dominant. Also,
1 for both the d-axis component ΔI ds and the q-axis component ΔI qs
The sign does not reverse according to the change of the rotation frequency ω of the next magnetic flux vector, and the sign is the opposite of the sign of the speed error Δω. This indicates that in the control system, the signal relating to the speed error estimation calculation is always negative feedback, and the control system acts to be stable.
【0073】一方、図5のように、誘導電動が回生動作
の場合、電流誤差ベクトルは1次磁束ベクトルの回転周
波数ωにより変動し、そのd軸成分ΔIdsの変動及びq
軸成分ΔIqsの変動は、ともに図4の場合に比較して大
きい。また、1次磁束ベクトルの回転周波数ωの変化に
応じて、d軸成分ΔIds・q軸成分ΔIqsの符号が反転
する箇所が存在し、その符号は速度誤差Δωの符号と同
一の場合と逆の場合が存在する。これは、制御系におい
て速度誤差の推定演算に関わる信号が正帰還となる場合
と負帰還となる場合が混在することを示す。正帰還とな
るのは1次磁束ベクトルの回転周波数ωが低い場合であ
る。また、電流誤差ベクトルの軌跡は原点を通過する
が、このとき、速度誤差による電流誤差は発生しない。On the other hand, as shown in FIG. 5, when the induction motor is in the regenerative operation, the current error vector fluctuates according to the rotation frequency ω of the primary magnetic flux vector, and its d-axis component ΔI ds fluctuates and q.
The fluctuations of the axial component ΔI qs are both larger than those in the case of FIG. In addition, there is a portion where the signs of the d-axis component ΔI ds and the q-axis component ΔI qs are inverted according to the change of the rotation frequency ω of the primary magnetic flux vector, and the sign is the same as the case of the velocity error Δω. The reverse case exists. This indicates that in the control system, the signals involved in the speed error estimation calculation are both positive feedback and negative feedback. Positive feedback occurs when the rotation frequency ω of the primary magnetic flux vector is low. Further, the locus of the current error vector passes through the origin, but at this time, the current error due to the speed error does not occur.
【0074】ここで、回生動作において速度誤差の推定
演算に関わる信号が正帰還となり速度誤差の推定演算が
発散して制御系が不安定となることが問題となる。この
問題を解決するためには、速度誤差を電流誤差ベクトル
に基づいて推定演算する場合に、電流誤差ベクトルのd
軸成分ΔIds及びq軸成分ΔIqsの符号の反転に関して
なんらかの対策を講じ、正帰還とならないようにする必
要がある。Here, in the regenerative operation, the signal related to the speed error estimation calculation becomes a positive feedback, and the speed error estimation calculation diverges, which makes the control system unstable. To solve this problem, when the velocity error is estimated and calculated based on the current error vector, d of the current error vector is calculated.
It is necessary to take some measures to invert the signs of the axial component ΔI ds and the q-axis component ΔI qs so that positive feedback is not obtained.
【0075】そこで、本発明においては、d−q座標軸
上で表された電流誤差ベクトルを座標変換し、座標変換
後の電流誤差ベクトルに基づいて速度誤差の推定演算を
行うことで、上記の問題点を解消する。Therefore, in the present invention, the current error vector represented on the dq coordinate axes is coordinate-converted, and the speed error is estimated and calculated based on the current error vector after the coordinate conversion. Eliminate points.
【0076】さて、図4、図5より、ある一定の速度誤
差Δω(=ω*−ω)>0が存在する場合に、制御系が
常に安定と成るべく上記電流誤差ベクトルが存在して欲
しい領域(以降、「望ましい領域」と呼ぶ)は図6のよう
に表される。しかし、上記のように、回生動作において
は、電流誤差ベクトルは、この「望ましい領域」の外に
存在しうる。そこで図7に示すように、座標変換により
「望ましい領域」を拡大することを考える。From FIGS. 4 and 5, it is desired that the current error vector exists so that the control system is always stable when a certain speed error Δω (= ω * −ω)> 0 exists. The area (hereinafter referred to as “desired area”) is represented as shown in FIG. However, as mentioned above, in regenerative operation, the current error vector may lie outside this "desired region". Therefore, as shown in FIG. 7, consider enlarging the "desired region" by coordinate conversion.
【0077】図7において、d軸、q軸は座標変換前の
座標軸であり、d’軸、q’軸は座標変換後の座標軸で
ある。またψは座標変換の変換位相角である。電流誤差
ベクトルは、誘導電動機の回転周波数や発生トルクなど
各動作点に応じて変化する。そこで変換位相角ψは、所
望する誘導電動機の動作範囲内において、いずれの動作
点においても制御系が常に安定に保たれるように、電流
誤差ベクトルが「望ましい領域」内に存在すべく決定さ
れる。上記の座標変換により、1次電流のd軸成分指令
Ids *とd軸成分Idsの偏差ΔIds、1次電流のq軸成
分指令Iqs *とq軸成分Iqsの偏差ΔIqsは、次式(18
a),(18b)のように、ΔI’ds、ΔI’qsに変換さ
れる。In FIG. 7, the d-axis and the q-axis are the coordinate axes before the coordinate conversion, and the d'axis and the q'axis are the coordinate axes after the coordinate conversion. Further, ψ is a conversion phase angle of coordinate conversion. The current error vector changes according to each operating point such as the rotation frequency of the induction motor and the generated torque. Therefore, the conversion phase angle ψ is determined so that the current error vector exists within the “desired region” so that the control system is always stable at any operating point within the desired operating range of the induction motor. It The coordinate transformation of the primary d-axis component command I ds * and q-axis component command of the d-axis component I ds of the deviation [Delta] I ds, the primary current I qs * and the deviation [Delta] I qs q-axis component I qs currents , The following equation (18
As shown in a) and (18b), they are converted into ΔI ′ ds and ΔI ′ qs .
【0078】[0078]
【数16】 [Equation 16]
【0079】この座標変換後の電流誤差ベクトルに基づ
いて、速度誤差の推定演算を行うことにより、推定演算
に使用する信号は力行・回生動作を問わず、いずれの動
作点においても正帰還とはならないため、制御系を安定
に保つことが可能となる。By performing an estimation calculation of the velocity error based on the current error vector after the coordinate conversion, the signal used for the estimation calculation is not positive feedback at any operating point regardless of power running or regenerative operation. Therefore, the control system can be kept stable.
【0080】以下、請求項1及び請求項2の発明に関連
する実施の形態1について、図を用いて説明する。図1
は、実施の形態1による誘導電動機のトルク制御装置の
構成を示すブロック図である。The first embodiment relating to the inventions of claims 1 and 2 will be described below with reference to the drawings. Figure 1
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a torque control device for an induction motor according to the first embodiment.
【0081】図1において、電流成分制御回路11b、
速度誤差推定手段13が、本実施の形態1の新規な構成
である。なお、1は誘導電動機、2は電流検出器、3は
PWMインバータ、4は電流成分指令演算手段、5は電
流成分演算手段、6はすべり周波数演算回路、8,10
は積分器、9は加算器、12は電圧指令演算回路であ
り、図13の構成と同様である。また、電流制御手段
は、電流成分制御回路11b、電圧指令演算回路12及
びPWMインバータ3から構成されている。In FIG. 1, the current component control circuit 11b,
The speed error estimating means 13 has a novel configuration according to the first embodiment. In addition, 1 is an induction motor, 2 is a current detector, 3 is a PWM inverter, 4 is a current component command calculating means, 5 is a current component calculating means, 6 is a slip frequency calculating circuit, and 8 and 10.
Is an integrator, 9 is an adder, and 12 is a voltage command calculation circuit, which has the same configuration as in FIG. The current control means is composed of a current component control circuit 11b, a voltage command calculation circuit 12 and a PWM inverter 3.
【0082】図2は、電流成分制御回路11bの詳細な
構成を示すブロック図である。図2において、56は加
算器である。尚、図2において、図16と同一符号は、
同一または相当部分を示す。FIG. 2 is a block diagram showing a detailed structure of the current component control circuit 11b. In FIG. 2, reference numeral 56 is an adder. Incidentally, in FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG.
Indicates the same or corresponding part.
【0083】図3は速度誤差推定手段13の詳細な構成
を示すブロック図である。図3において、60、63は
係数器、61、66、67、72及び75は減算器、6
5は加算器、62、70、71、73及び74は乗算
器、64は除算器、68は余弦関数器、69は正弦関数
器である。FIG. 3 is a block diagram showing a detailed structure of the speed error estimating means 13. In FIG. 3, 60 and 63 are coefficient units, 61, 66, 67, 72 and 75 are subtractors, and 6
5 is an adder, 62, 70, 71, 73 and 74 are multipliers, 64 is a divider, 68 is a cosine function unit, and 69 is a sine function unit.
【0084】次に、実施の形態1の誘導電動機のトルク
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機1
のトルク指令τm及び第1の積分器8から出力された誘
導電動機1の回転周波数の推定値ω^mを電流成分指令
演算手段4に入力すると、励磁電流成分指令I0 *及びト
ルク電流成分指令Iqs *が出力される。Next, the operation of the torque control device for the induction motor of the first embodiment will be described. First, the induction motor 1
Torque command τ m and the estimated value ω ^ m of the rotation frequency of the induction motor 1 output from the first integrator 8 are input to the current component command calculation means 4, the exciting current component command I 0 * and the torque current component The command I qs * is output.
【0085】また、電流検出器2によって検出された1
次電流Ius(U相)、Ivs(V相)及び第2の積分器10か
ら出力された1次磁束ベクトルの位相θを電流成分演算
手段5に入力すると、1次電流のd軸成分Ids及びq軸
成分Iqsが出力される。Further, 1 detected by the current detector 2
When the secondary current I us (U phase), I vs (V phase) and the phase θ of the primary magnetic flux vector output from the second integrator 10 are input to the current component computing means 5, the d-axis component of the primary current is input. The I ds and the q-axis component I qs are output.
【0086】つづいて、電流成分指令演算手段4から出
力された励磁電流成分指令I0 *とトルク電流成分指令I
qs *、電流成分演算手段5から出力された1次電流のd
軸成分Idsとq軸成分(トルク電流成分)Iqs及び予め設
定された電流誤差ベクトルの座標変換における変換位相
角ψを速度誤差推定手段13に入力すると、1次磁束ベ
クトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設定
値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δω及び座標変換後
の1次電流のd’軸成分の偏差ΔI’dsが出力される。Subsequently, the exciting current component command I 0 * and the torque current component command I output from the current component command calculating means 4 are outputted.
qs * , d of the primary current output from the current component calculation means 5
When the axis phase I ds , the q axis component (torque current component) I qs, and the conversion phase angle ψ in the coordinate conversion of the preset current error vector are input to the speed error estimating means 13, the rotation frequency of the primary magnetic flux vector is actually calculated. The error (speed error) Δω between the value ω and the set value (estimated value) ω * used for the control calculation and the deviation ΔI ′ ds of the d ′ axis component of the primary current after coordinate conversion are output.
【0087】具体的には、図3に示すように、励磁電流
成分指令I0 *とトルク電流成分指令Iqs *、1次電流の
d軸成分Idsとq軸成分(トルク電流成分)Iqs、及び変
換位相角ψを速度誤差推定手段13に入力する。そうす
ると、まず、1次電流のd軸成分Idsを係数器60に入
力して得られた信号を減算器61によって、励磁電流成
分指令I0 *から減じてI0 *−σIdsが出力される。つづ
いて、乗算器62によってq軸電流成分(トルク電流成
分)Iqsを二乗した後、係数器63に入力するとσIqs 2
が出力される。さらに、除算器64によって、このσI
qs 2を減算器61から出力されたI0 *−σIdsで除算し
た後、加算器65によって励磁電流成分指令I0 *を加算
すると、1次電流のd軸成分指令Ids *が出力される。
つづいて、減算器66によって、1次電流のd軸成分指
令Ids *からd軸成分Idsを減ずると、1次電流のd軸
成分の偏差ΔIdsが出力される。また、減算器67によ
り1次電流のq軸成分指令Iqs *からq軸成分Iqsを減
ずると、1次電流のq軸成分の偏差ΔIqsが出力され
る。Specifically, as shown in FIG. 3, the exciting current component command I 0 * and the torque current component command I qs * , the d-axis component I ds of the primary current and the q-axis component (torque current component) I The qs and the conversion phase angle ψ are input to the velocity error estimating means 13. Then, first, the signal obtained by inputting the d-axis component I ds of the primary current into the coefficient unit 60 is subtracted from the exciting current component command I 0 * by the subtractor 61 to output I 0 * -σI ds. It Subsequently, after multiplying the q-axis current component (torque current component) I qs by the multiplier 62 and inputting it to the coefficient unit 63, σI qs 2
Is output. Further, this σI is calculated by the divider 64.
When qs 2 is divided by I 0 * −σI ds output from the subtractor 61 and the exciting current component command I 0 * is added by the adder 65, the d-axis component command I ds * of the primary current is output. It
Then, by the subtractor 66, when reducing the d-axis component I ds from the primary current of the d-axis component command I ds *, the deviation [Delta] I ds of the d-axis component of the primary current is output. Also, the primary current of the q-axis component command I qs * When reducing the q-axis component I qs by subtracter 67, the deviation [Delta] I qs q-axis component of the primary current is output.
【0088】次に、変換位相角ψを余弦関数器68に入
力すると、余弦関数値cosψが出力される。さらに余
弦関数器68の出力と減算器66の出力を乗算器73に
入力するとΔIds・cosψが出力される。また、余弦
関数器68の出力と減算器67の出力を乗算器71に入
力するとΔIqs・cosψが出力される。次に、正弦関
数器69の出力と減算器66の出力を乗算器70に入力
するとΔIds・sinψが出力される。また、正弦関数
器69の出力と減算器67の出力を乗算器74に入力す
るとΔIqs・sinψが出力される。Next, when the conversion phase angle ψ is input to the cosine function unit 68, the cosine function value cos ψ is output. Further, when the output of the cosine function unit 68 and the output of the subtractor 66 are input to the multiplier 73, ΔI ds · cos ψ is output. When the output of the cosine function unit 68 and the output of the subtractor 67 are input to the multiplier 71, ΔI qs · cos ψ is output. Next, when the output of the sine function unit 69 and the output of the subtractor 66 are input to the multiplier 70, ΔI ds · sin ψ is output. When the output of the sine function unit 69 and the output of the subtractor 67 are input to the multiplier 74, ΔI qs · sin ψ is output.
【0089】つづいて、減算器75により、乗算器73
の出力から乗算器74の出力を減ずると、(18a)式に
基づく座標変換後の1次電流のd’軸成分の偏差ΔI’
dsが求まる。また、減算器72により、乗算器71の出
力から乗算器70の出力を減ずると、(18b)式に基づ
く座標変換後の1次電流のq’軸成分の偏差ΔI’qsが
求まる。ここでq’軸成分の偏差ΔI’qsを、1次磁束
ベクトルの回転周波数の実際値ωと制御演算に用いた設
定値(推定値)ω*との誤差(速度誤差)Δωとする。Subsequently, the subtractor 75 causes the multiplier 73
When the output of the multiplier 74 is subtracted from the output of, the deviation ΔI ′ of the d ′ axis component of the primary current after coordinate conversion based on the equation (18a).
ds is obtained. Further, when the subtracter 72 subtracts the output of the multiplier 70 from the output of the multiplier 71, the deviation ΔI ′ qs of the q′- axis component of the primary current after coordinate conversion based on the equation (18b) is obtained. Here, the deviation ΔI ′ qs of the q′- axis component is defined as an error (speed error) Δω between the actual value ω of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector and the set value (estimated value) ω * used for the control calculation.
【0090】次に、この速度誤差Δωを第1の積分器8
に入力すると、誘導電動機1の回転周波数の推定値ω^
mが出力される。ここで、第1の積分器8のゲインK
は、加減速運転中においても上記の速度誤差Δωが十分
小さくなるように設定される。Next, the velocity error Δω is calculated by the first integrator 8
Input to the estimated value ω ^ of the rotation frequency of the induction motor 1.
m is output. Here, the gain K of the first integrator 8
Is set such that the speed error Δω is sufficiently small even during the acceleration / deceleration operation.
【0091】つづいて、電流成分指令演算手段4から出
力されたトルク電流成分指令Iqs *、電流成分演算手段
5から出力された1次電流のd軸成分Ids及びq軸成分
Iqsをすベり周波数演算回路6に入力すると、すベり周
波数ωsが出力される。Subsequently, the torque current component command I qs * output from the current component command calculating means 4 and the d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current output from the current component calculating means 5 are shown. When input to the slip frequency calculation circuit 6, the slip frequency ω s is output.
【0092】つづいて、第1の積分器8の出力ω^mと
すべり周波数演算回路6の出力ωsを加算器9によって
加算すると、(12)式の演算が行われ、1次磁束ベクト
ルの回転周波数の設定値ω*が求められる。さらに、こ
の1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を第2の
積分器10に入力すると、1次磁束ベクトルの位相θが
出力される。Subsequently, when the output ω ^ m of the first integrator 8 and the output ω s of the slip frequency computing circuit 6 are added by the adder 9, the equation (12) is calculated and the primary magnetic flux vector The set value ω * of the rotation frequency is obtained. Further, when the set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector is input to the second integrator 10, the phase θ of the primary magnetic flux vector is output.
【0093】次に、電流成分指令演算手段4から出力さ
れた励磁電流成分指令I0 *及びトルク電流成分指令Iqs
*、加算器9から出力された1次磁束ベクトルの回転周
波数の設定値ω*、速度誤差推定手段13から出力され
た座標変換後の1次電流のd’軸成分の偏差ΔI’ds、
電流成分演算手段5から出力された1次電流のd軸成分
Ids及びq軸成分Iqsをそれぞれ、電流成分制御回路1
1bに入力すると、1次電圧のd軸成分指令Vds *及び
q軸成分指令Vqs *が出力される。Next, the exciting current component command I 0 * and the torque current component command I qs output from the current component command calculating means 4 are outputted.
* , The setting value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector output from the adder 9, the deviation ΔI ' ds of the d'axis component of the coordinate-converted primary current output from the speed error estimating means 13,
The d-axis component I ds and the q-axis component I qs of the primary current output from the current component calculation means 5 are respectively supplied to the current component control circuit 1
When input to 1b, the d-axis component command V ds * and the q-axis component command V qs * of the primary voltage are output.
【0094】具体的には、図2に示すように、1次電流
のd軸成分Idsを係数器40に入力して得られた信号
を、減算器41によって励磁電流成分指令I0 *から減ず
ると、I0 *−σIdsが出力される。つづいて、乗算器4
2によってq軸電流成分(トルク電流成分)Iqsを二乗し
た後、係数器43に入力するとσIqs 2が出力される。
さらに、除算器44によって、このσIqs 2を減算器4
1から出力されたI0 *−σIdsで除算した後、加算器5
6によって、励磁電流成分指令と加算され、1次電流の
d軸成分指令Ids *が出力される。Specifically, as shown in FIG. 2, a signal obtained by inputting the d-axis component I ds of the primary current into the coefficient unit 40 is converted by the subtracter 41 from the exciting current component command I 0 *. When it is decreased, I 0 * −σI ds is output. Next, multiplier 4
When the q-axis current component (torque current component) I qs is squared by 2, and input to the coefficient unit 43, σI qs 2 is output.
Further, the divider 44 subtracts this σI qs 2 from the subtractor 4
After being divided by I 0 * −σI ds output from 1, the adder 5
6, the excitation current component command is added, and the d-axis component command I ds * of the primary current is output.
【0095】つづいて、1次電流のd軸成分指令Ids *
を係数器46に入力すると、1次抵抗によるd軸の電圧
降下分が出力される。さらに、1次電流のd軸成分を指
令値に一致させるために、座標変換後の1次電流のd’
軸成分の偏差ΔI’dsを増幅器48で増幅するととも
に、この増幅器48の出力と係数器46の出力を加算器
49により加算して得られた信号を、下記の式(19)
で示される1次電圧のd軸成分指令Vds *として出力す
る。Subsequently, the d-axis component command I ds * of the primary current is given .
Is input to the coefficient unit 46, the voltage drop on the d-axis due to the primary resistance is output. Further, in order to match the d-axis component of the primary current with the command value, d ′ of the primary current after coordinate conversion is changed.
The deviation ΔI ′ ds of the axial component is amplified by the amplifier 48, and the signal obtained by adding the output of the amplifier 48 and the output of the coefficient unit 46 by the adder 49 is expressed by the following equation (19).
It is output as the d-axis component command V ds * of the primary voltage shown by.
【0096】[0096]
【数17】 [Equation 17]
【0097】一方、励磁電流成分指令を係数器50に入
力すると、(4)式の演算が行われ、1次磁束のd軸成分
指令Φds *が出力される。さらに、このΦds *と1次磁束
ベクトルの回転周波数の設定値ω*を乗算器51によっ
て乗算するとω*・Φds *が出力される。また、トルク電
流成分Iqsを係数器52に入力すると、1次抵抗による
q軸の電圧降下分が出力される。On the other hand, when the exciting current component command is input to the coefficient unit 50, the equation (4) is calculated and the d-axis component command Φ ds * of the primary magnetic flux is output. Further, when this Φ ds * and the set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector are multiplied by the multiplier 51, ω * · Φ ds * is output. When the torque current component I qs is input to the coefficient unit 52, the q-axis voltage drop due to the primary resistance is output.
【0098】さらに、トルク電流成分を指令値Iqsに一
致させるために、減算器53によって、トルク電流成分
指令Iqs *とトルク電流成分Iqsの偏差を求め、この偏
差を増幅器54で増幅するとともに、この増幅器54の
出力と、乗算器51及び係数器52の出力を加算器55
により加算して得られた信号を、次式(20)で示される
1次電圧のq軸成分指令Vqs *として出力する。Further, in order to match the torque current component with the command value I qs , the subtracter 53 obtains the deviation between the torque current component command I qs * and the torque current component I qs , and the amplifier 54 amplifies this deviation. At the same time, the output of the amplifier 54 and the outputs of the multiplier 51 and the coefficient unit 52 are added to the adder 55.
The signal obtained by the addition is output as the q-axis component command V qs * of the primary voltage represented by the following equation (20).
【0099】[0099]
【数18】 [Equation 18]
【0100】次に、電流成分制御回路11bから出力さ
れた1次電圧のd軸成分指令Vds *と、q軸成分指令V
qs *、及び第2の積分器10から出力された1次磁束ベ
クトルの位相θを、電圧指令演算回路12に入力する
と、1次電圧指令であるVus *、Vvs *及びVws *が出力
される。さらに、PWMインバータ3によって、誘導電
動機1の1次電圧が上記の指令に一致するように制御さ
れる。Next, the d-axis component command V ds * of the primary voltage output from the current component control circuit 11 b and the q-axis component command V
When qs * and the phase θ of the primary magnetic flux vector output from the second integrator 10 are input to the voltage command calculation circuit 12, the primary voltage commands V us * , V vs * and V ws * are obtained. Is output. Further, the PWM inverter 3 controls the primary voltage of the induction motor 1 to match the above command.
【0101】以上の動作にしたがって、I0 *=I0及び
Iqs *=Iqsが成り立つようにIds及びIqsが制御され
る。従って、1次磁束のd軸成分Φdsが指令値に一致す
ると共に、加算器9から出力される1次磁束ベクトルの
回転周波数の設定値ω*は、その実際値と一致する。さ
らに、第2の積分器10から出力される位相θは、1次
磁束ベクトルの位相と一致する。その結果、誘導電動機
1の発生トルクτmはトルク指令τ* mに一致するように
制御される。According to the above operation, I ds and I qs are controlled so that I 0 * = I 0 and I qs * = I qs . Therefore, the d-axis component Φ ds of the primary magnetic flux matches the command value, and the set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector output from the adder 9 matches its actual value. Furthermore, the phase θ output from the second integrator 10 matches the phase of the primary magnetic flux vector. As a result, the generated torque τ m of the induction motor 1 is controlled so as to match the torque command τ * m .
【0102】実施の形態2.次に、請求項3及び請求項
4の発明に関連する実施の形態2を、図に基づいて説明
する。Second Embodiment Next, a second embodiment relating to the inventions of claims 3 and 4 will be described with reference to the drawings.
【0103】図8は、本実施の形態2による誘導電動機
のトルク制御装置の構成を示すブロック図である。尚、
図中、従来のもの及び図1と同一符号は、同一または相
当部分を示すため説明を省略する。FIG. 8 is a block diagram showing the structure of a torque control device for an induction motor according to the second embodiment. still,
In the figure, the same reference numerals as those of the conventional one and FIG.
【0104】図8において、14は位相角選択回路、1
5は位相角緩衝回路である。ここで、電流制御手段は、
電流成分制御回路11b、電圧指令演算回路12及びP
WMインバータ3から構成されている。In FIG. 8, 14 is a phase angle selection circuit, 1
Reference numeral 5 is a phase angle buffer circuit. Here, the current control means
Current component control circuit 11b, voltage command calculation circuit 12 and P
It is composed of a WM inverter 3.
【0105】図8で示される誘導電動機のトルク制御装
置の構成は、図1で示される実施の形態1での誘導電動
機のトルク制御装置の構成に、位相角選択回路14と位
相角緩衝回路15を加えたものである。The configuration of the torque controller for the induction motor shown in FIG. 8 is the same as that of the torque controller for the induction motor in the first embodiment shown in FIG. Is added.
【0106】図9は位相角選択回路14の詳細な構成を
示すブロック図である。図9において、80は符号判定
器、81は選択スイッチである。図10は位相角緩衝回
路15の構成を示すブロック図である。図10におい
て、82は1次遅れ回路である。FIG. 9 is a block diagram showing a detailed structure of the phase angle selection circuit 14. In FIG. 9, reference numeral 80 is a code determiner, and 81 is a selection switch. FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the phase angle buffer circuit 15. In FIG. 10, reference numeral 82 is a first-order delay circuit.
【0107】次に、実施の形態2の誘導電動機のトルク
制御装置の動作について説明する。まず、誘導電動機1
のトルク指令τm *、予め設定された誘導電動機1が力行
動作の場合の変換位相角ψP及び回生動作の場合の変換
位相角ψRを位相角選択回路14へ入力すると、ψP、ψ
Rのいずれかが選択され、ψとして出力される。Next, the operation of the torque control device for the induction motor of the second embodiment will be described. First, the induction motor 1
Of the torque command τ m * , the preset conversion phase angle ψ P when the induction motor 1 is in the power running operation and the preset conversion phase angle ψ R when the induction motor 1 is in the regenerative operation, are input to the phase angle selection circuit 14, and ψ P , ψ
One of R is selected and output as ψ.
【0108】具体的には、図9において、トルク指令τ
m *を符号判定器80に入力すると、τm *の符号により力
行動作と回生動作の別が判定され、力行動作の場合は1
が、回生動作の場合は−1が出力される。Specifically, in FIG. 9, the torque command τ
When m * is input to the sign determiner 80, the sign of τ m * is used to determine whether the vehicle is a powering operation or a regenerative operation.
However, in the case of regenerative operation, -1 is output.
【0109】続いて、符号判定器80の出力を選択スイ
ッチ81へ入力すると、位相角ψとして、入力が1の場
合にはψPが、−1の場合にはψRが出力される。次に、
位相角緩衝回路15に位相角ψを入力すると、1次遅れ
回路82により上記のψPとψRの切り替えが発生した際
のψの変化率を抑制したがψ’出力される。このψ’を
速度誤差推定手段13に入力して実施の形態1に説明し
た動作が行われる。Then, when the output of the sign determiner 80 is input to the selection switch 81, ψ P is output as the phase angle ψ when the input is 1, and ψ R is output when the input is -1. next,
When the phase angle ψ is input to the phase angle buffer circuit 15, the first-order delay circuit 82 suppresses the change rate of ψ when the above-mentioned switching between ψ P and ψ R occurs, but outputs ψ ′. This ψ ′ is input to the speed error estimation means 13 and the operation described in the first embodiment is performed.
【0110】実施の形態3.図1及び図2で示されるよ
うに、一定の速度誤差Δω(=ω*−ω)が存在する場
合に、速度誤差に起因して発生する電流誤差の絶対量
は、1次磁束ベクトルの回転周波数により変動する。そ
こで、図1における第1の積分器8の入力を1次磁束ベ
クトルの回転周波数に応じて調節する。Third Embodiment As shown in FIGS. 1 and 2, when a constant speed error Δω (= ω * −ω) exists, the absolute amount of the current error caused by the speed error. Varies depending on the rotation frequency of the primary magnetic flux vector. Therefore, the input of the first integrator 8 in FIG. 1 is adjusted according to the rotation frequency of the primary magnetic flux vector.
【0111】以下、請求項5の発明に関連する実施の形
態3を図に基づいて説明する。図11は、本実施の形態
による誘導電動機のトルク制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。尚、図中、従来のもの及び図1と同一符号
は、同一または相当部分を示すため説明を省略する。The third embodiment relating to the invention of claim 5 will be described below with reference to the drawings. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the torque control device for an induction motor according to the present embodiment. Incidentally, in the figure, the same reference numerals as those in the conventional one and FIG.
【0112】図11において、16は回転周波数推定演
算回路である。ここで、電流制御手段は、電流成分制御
回路11b、電圧指令演算回路12及びPWMインバー
タ3から構成されている。In FIG. 11, reference numeral 16 is a rotation frequency estimation arithmetic circuit. Here, the current control means is composed of a current component control circuit 11b, a voltage command calculation circuit 12 and a PWM inverter 3.
【0113】図11で示される誘導電動機のトルク制御
装置の構成は、図1で示される実施の形態1の誘導電動
機のトルク制御装置の構成において、第1の積分器8の
代わりに回転周波数推定演算回路16を用いたものであ
る。The configuration of the torque controller for the induction motor shown in FIG. 11 is the same as the configuration of the torque controller for the induction motor of the first embodiment shown in FIG. The arithmetic circuit 16 is used.
【0114】図12は回転周波数推定演算回路16の詳
細な構成を示すブロック図である。図12において、9
0は絶対値回路、91は関数発生器、92は乗算器、9
3は積分器である。FIG. 12 is a block diagram showing a detailed structure of the rotation frequency estimation calculation circuit 16. In FIG. 12, 9
0 is an absolute value circuit, 91 is a function generator, 92 is a multiplier, 9
3 is an integrator.
【0115】次に実施の形態3の誘導電動機のトルク制
御装置の動作について説明する。まず、加算器9から出
力される1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値ω*を
絶対値回路90に入力すると、絶対値|ω*|が出力さ
れる。さらに、この絶対値|ω*|を関数発生器91に
入力すると、|ω*|に応じて速度誤差Δωを調節する
ための調節係数(ゲイン)が出力される。さらに、この調
節係数(ゲイン)と速度誤差Δωが乗算器92により乗算
され、さらに積分器93へ入力されると、誘導電動機1
の回転周波数の推定値ω^mが出力される。ここで、積
分器93のゲインKは、加減速運転中においても上記の
速度誤差Δωが十分小さくなるように設定される。以上
により、広範囲の動作領域にわたって、等しい制御応答
性を得ることができる。Next, the operation of the torque control device for the induction motor of the third embodiment will be described. First, when the set value ω * of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector output from the adder 9 is input to the absolute value circuit 90, the absolute value | ω * | is output. Further, when this absolute value | ω * | is input to the function generator 91, an adjustment coefficient (gain) for adjusting the speed error Δω according to | ω * | is output. Further, when the adjustment coefficient (gain) and the speed error Δω are multiplied by the multiplier 92 and further input to the integrator 93, the induction motor 1
The estimated value ω ^ m of the rotation frequency of is output. Here, the gain K of the integrator 93 is set so that the speed error Δω is sufficiently small even during the acceleration / deceleration operation. As described above, it is possible to obtain equal control responsiveness over a wide range of operation regions.
【0116】実施の形態4.上記の実施の形態1〜3で
は、電流成分演算手段5から出力された1次電流のq軸
成分(トルク電流成分)Iqsを用いて、すベり周波数ωs
の演算を行ったが、第1の積分器8によってIqsは電流
成分指令演算手段4から出力されたトルク電流成分指令
Iqs *に一致するように制御される。従ってIqsの代わ
りにIqs *を用いてすベり周波数ωsの演算を行うように
してもよい。Fourth Embodiment In the first to third embodiments described above, the slip frequency ω s is calculated by using the q-axis component (torque current component) I qs of the primary current output from the current component calculation means 5.
However, I qs is controlled by the first integrator 8 so as to match the torque current component command I qs * output from the current component command calculating means 4. Thus may be performed operations to Beri frequency omega s with I qs * instead of I qs.
【0117】実施の形態5.上記の実施の形態1〜4で
は、電流成分制御回路11bにて、1次抵抗によるd軸
の電圧降下分については1次電流のd軸成分指令Ids *
を用いて、q軸の電圧降下分については1次電流のq軸
成分Iqsを用いて演算したが、電流制御手段により1次
電流のd軸成分IdsはIds *に、Iqsは1次電流のq軸
成分指令Iqs *に一致するよう制御される。したがっ
て、Ids *の代わりにIdsを、Iqsの代わりにIqs *を用
いて、それぞれの電圧降下分を演算するようにしてもよ
い。Embodiment 5. In the first to fourth embodiments described above, in the current component control circuit 11b, the d-axis component command I ds * of the primary current is used for the d-axis voltage drop due to the primary resistance .
The q-axis voltage drop is calculated by using the q-axis component I qs of the primary current, and the d-axis component I ds of the primary current is I ds * and I qs is calculated by the current control means. It is controlled so as to match the q-axis component command I qs * of the primary current. Thus, the I ds instead of I ds *, by using the I qs * instead of I qs, may be calculated each voltage drop.
【0118】実施の形態6.尚、実施の形態3で説明し
た構成は、実施の形態2で説明した構成と相互に組み合
わせて用いることが可能である。また、上記実施の形態
でハードウェアによって構成したものについては、マイ
クロコンピュータを用いたソフトウェア処理によって実
現してもよい。Sixth Embodiment The configuration described in the third embodiment can be used in combination with the configuration described in the second embodiment. In addition, those configured by hardware in the above embodiments may be realized by software processing using a microcomputer.
【0119】[0119]
【発明の効果】以上のように、請求項1〜請求項4記載
の発明によれば、誘導電動機の1次磁束ベクトルと同相
である1次電流の励磁電流成分の指令と実際値の偏差及
び1次磁束ベクトルと直交する1次電流のトルク電流成
分の指令と実際値の偏差とから表現される電流誤差ベク
トルに対して、座標変換を行い、座標変換後のトルク電
流成分の偏差を用いて制御に使用する誘導電動機の回転
周波数の推定演算を行うよう構成したことにより、電流
検出器を用いることなく、従来は不安定となり制御不可
能であった低速回転−回生動作域を含む広範囲の動作領
域にわたって、常に安定で、高精度、高速応答のトルク
制御特性が得られる効果がある。As described above, according to the inventions of claims 1 to 4, the deviation between the command and the actual value of the exciting current component of the primary current, which is in phase with the primary magnetic flux vector of the induction motor, and Coordinate conversion is performed on the current error vector represented by the command of the torque current component of the primary current orthogonal to the primary magnetic flux vector and the deviation of the actual value, and the deviation of the torque current component after coordinate conversion is used. By configuring to estimate the rotation frequency of the induction motor used for control, a wide range of operations including low-speed rotation-regenerative operation range that was previously unstable and uncontrollable without using a current detector There is an effect that torque control characteristics that are always stable, highly accurate, and have high-speed response can be obtained over the region.
【0120】請求項5の発明によれば、制御に使用する
誘導電動機の回転周波数の推定演算を行う構成におい
て、推定演算の入力信号である速度誤差(誘導電動機の
1次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用
いた設定値の偏差)を、1次磁束ベクトルの回転周波数
の設定値で調整することにより、回転周波数に依らず均
一な制御応答性が得られる効果がある。According to the fifth aspect of the present invention, in the configuration for performing the estimation calculation of the rotation frequency of the induction motor used for control, the speed error (the rotation frequency of the primary magnetic flux vector of the induction motor By adjusting the deviation between the actual value and the set value used for the control calculation with the set value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector, there is an effect that uniform control response can be obtained regardless of the rotation frequency.
【図1】 この発明の実施の形態1の誘導電動機のトル
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a torque control device for an induction motor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 この発明の実施の形態1の電流成分制御回路
の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a current component control circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 この発明の実施の形態1の速度誤差推定手段
の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of speed error estimating means according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 この発明の実施の形態1の動作原理説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram of the operating principle of the first embodiment of the present invention.
【図5】 この発明の実施の形態1の動作原理説明図で
ある。FIG. 5 is an explanatory diagram of the operating principle of the first embodiment of the present invention.
【図6】 この発明の実施の形態1の動作原理説明図で
ある。FIG. 6 is an explanatory diagram of the operating principle of the first embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態1の動作原理説明図で
ある。FIG. 7 is an explanatory diagram of the operating principle of the first embodiment of the present invention.
【図8】 この発明の実施の形態2の誘導電動機のトル
ク制御装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing an overall configuration of a torque control device for an induction motor according to a second embodiment of the present invention.
【図9】 この発明の実施の形態2の位相角選択回路の
構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a phase angle selection circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図10】 この発明の実施の形態2の位相角緩衝回路
の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a phase angle buffer circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図11】 この発明の実施の形態3の誘導電動機のト
ルク制御装置の全体構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an overall configuration of a torque control device for an induction motor according to a third embodiment of the present invention.
【図12】 この発明の実施の形態3の回転周波数推定
演算回路の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a rotation frequency estimation calculation circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図13】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の全体
構成を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional torque control device for an induction motor.
【図14】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の電流
成分指令演算手段の構成を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a current component command calculation means of a conventional induction motor torque control device.
【図15】 従来の誘導電動機のトルク制御装置のすべ
り周波数演算回路の構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing a configuration of a slip frequency calculation circuit of a conventional induction motor torque control device.
【図16】 従来の誘導電動機のトルク制御装置の電流
成分制御回路の構成を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing a configuration of a current component control circuit of a conventional induction motor torque control device.
1 誘導電動機、2 電流検出器、3 PWMインバー
タ、4 電流成分指令演算手段、5 電流成分演算手
段、6 すべり周波数演算回路、7, 35, 41, 4
5, 47, 53, 61, 66, 67, 72, 75 減算
器、8 第1の積分器、9, 33, 49, 55, 56,
65 加算器、10 第2の積分器、11b電流成分制
御回路、12 電圧指令演算回路、13 速度誤差推定
手段、14位相角選択回路、15 位相角緩衝回路、2
0, 90 絶対値回路、21, 91 関数発生器、2
2, 24, 30, 32, 34, 36, 40, 43, 4
6, 50, 52, 60, 63 係数器、23, 37, 4
4, 64 除算器、31 微分器、42, 51, 62,
70, 71, 73, 74, 92 乗算器、48, 54増
幅器、68 余弦関数器、69 正弦関数器、80 符
号判定器、81 選択スイッチ、82 1次遅れ回路、
93 積分器。1 induction motor, 2 current detector, 3 PWM inverter, 4 current component command calculating means, 5 current component calculating means, 6 slip frequency calculating circuit, 7, 35, 41, 4
5, 47, 53, 61, 66, 67, 72, 75 Subtractor, 8 First integrator, 9, 33, 49, 55, 56,
65 adder, 10 2nd integrator, 11b current component control circuit, 12 voltage command calculation circuit, 13 speed error estimation means, 14 phase angle selection circuit, 15 phase angle buffer circuit, 2
0, 90 absolute value circuit, 21, 91 function generator, 2
2, 24, 30, 32, 34, 36, 40, 43, 4
6, 50, 52, 60, 63 coefficient units, 23, 37, 4
4, 64 divider, 31 differentiator, 42, 51, 62,
70, 71, 73, 74, 92 multiplier, 48, 54 amplifier, 68 cosine function unit, 69 sine function unit, 80 sign judging unit, 81 selection switch, 82 first-order delay circuit,
93 Integrator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 7/63 H02P 21/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02P 7/63 H02P 21/00
Claims (5)
し、上記誘導電動機の1次磁束ベクトルと同相の励磁電
流成分指令と上記1次磁束ベクトルに直交するトルク電
流成分指令を演算する電流成分指令演算手段と、 上記誘導電動機の1次電流を検出する電流検出器と、 上記1次電流と上記1次磁束ベクトルの位相に基づいて
上記誘導電動機の励磁電流成分及びトルク電流成分を演
算する電流成分演算手段と、 上記トルク電流成分指令と上記トルク電流成分及び上記
励磁電流成分指令と上記励磁電流成分を入力し、上記1
次磁束ベクトルの回転周波数の実際値と制御演算に用い
た上記1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値との誤差
(速度誤差)を演算する速度誤差推定手段と、 上記速度誤差推定手段から出力される上記速度誤差を積
分し、上記誘導電動機の回転周波数となす第1の積分器
と、 上記電流成分指令演算手段の出力及び上記電流成分演算
手段の出力に基づいて上記誘導電動機のすベり周波数を
演算するすべり周波数演算回路と、 上記誘導電動機の回転周波数と上記すベり周波数を加算
して得られた信号を上記1次磁束ベクトルの回転周波数
の設定値となす加算器と、 上記1次磁束ベクトルの回転周波数の設定値を積分して
得られた信号を上記1次磁束ベクトルの位相となす第2
の積分器と、 上記励磁電流成分及び上記トルク電流成分がそれぞれ上
記励磁電流成分指令及び上記トルク電流成分指令に追従
するように上記誘導電動機の1次電流を制御する電流制
御手段とを備えたことを特徴とする誘導電動機のトルク
制御装置。1. An induction motor and a command signal of a slip torque output from the induction motor are input, and an exciting current component command in phase with the primary magnetic flux vector of the induction motor and a torque orthogonal to the primary magnetic flux vector. A current component command calculating means for calculating a current component command, a current detector for detecting a primary current of the induction motor, and an exciting current component of the induction motor based on the phases of the primary current and the primary magnetic flux vector. And a current component calculating means for calculating a torque current component, the torque current component command, the torque current component, the exciting current component command, and the exciting current component are input, and the above 1
Error between the actual value of the rotational frequency of the secondary magnetic flux vector and the set value of the rotational frequency of the primary magnetic flux vector used in the control calculation
A speed error estimating means for calculating (speed error); a first integrator for integrating the speed error output from the speed error estimating means to obtain a rotation frequency of the induction motor; and a current component command calculating means. And a signal obtained by adding the rotation frequency of the induction motor and the slip frequency to the slip frequency of the induction motor based on the output of the current component calculation means. And a signal obtained by integrating the set value of the rotation frequency of the primary magnetic flux vector as the phase of the primary magnetic flux vector
And an electric current control means for controlling the primary current of the induction motor so that the exciting current component and the torque current component follow the exciting current component command and the torque current component command, respectively. A torque control device for an induction motor.
流成分指令と上記トルク電流成分の偏差及び上記励磁電
流成分指令と上記励磁電流成分の偏差で表現される直交
座標上の電流誤差ベクトルを座標変換し、速度誤差及び
座標変換後の上記励磁電流成分指令と上記励磁電流成分
の偏差を出力すると共に、 上記電流制御手段が、上記速度誤差推定手段が出力する
上記座標変換後の上記励磁電流成分指令と上記励磁電流
成分の偏差を入力することを特徴とする請求項1記載の
誘導電動機のトルク制御装置。2. The velocity error estimating means coordinates a current error vector on a rectangular coordinate system represented by the deviation between the torque current component command and the torque current component and the deviation between the exciting current component command and the exciting current component. Converting the speed error and outputting the deviation between the exciting current component command after coordinate conversion and the exciting current component, the current control means outputs the exciting current component after coordinate conversion output by the speed error estimating means. The torque control device for an induction motor according to claim 1, wherein a deviation between the command and the exciting current component is input.
流誤差ベクトルに対して座標変換を行う際の変換位相角
を、上記誘導電動機の力行動作、回生動作にて切り替え
る位相角選択回路を備えることを特徴とする請求項2記
載の誘導電動機のトルク制御装置。3. The speed error estimating means is provided with a phase angle selection circuit that switches a conversion phase angle when performing coordinate conversion on the current error vector by a power running operation and a regenerative operation of the induction motor. A torque control device for an induction motor according to claim 2.
位相角を入力し、上記位相角切り替えの際の位相角の変
化の度合いを抑制して出力する位相角緩衝回路を備える
ことを特徴とする請求項3記載の誘導電動機のトルク制
御装置。4. A phase angle buffer circuit for inputting the conversion phase angle output from the phase angle selection circuit, and suppressing and outputting the degree of change in the phase angle when switching the phase angle. The torque control device for an induction motor according to claim 3.
装置において、 上記速度誤差推定手段が出力する上記速度誤差と上記1
次磁束ベクトルの回転周波数の設定値を入力し、上記回
転周波数に応じて上記速度誤差を調節し、調節後の速度
誤差を積分して上記誘導電動機の回転周波数となす回転
周波数推定演算回路を備えたことを特徴とする誘導電動
機のトルク制御装置。5. The torque control device for an induction motor according to claim 1, wherein the speed error output by the speed error estimating means and
A rotation frequency estimation arithmetic circuit is provided, which inputs the set value of the rotation frequency of the next magnetic flux vector, adjusts the speed error according to the rotation frequency, and integrates the adjusted speed error to obtain the rotation frequency of the induction motor. A torque control device for an induction motor.
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