JP3675509B2 - 誘導電動機制御回路用のオブザーバとその入力電圧補正方法 - Google Patents
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【産業上の利用分野】
本発明は、誘導電動機制御回路用のオブザーバおよびその入力電圧補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の誘導電動機制御回路用のオブザーバについて、図7に示すフローチャートに従って説明する。デジタル制御を用いた場合、まず、k・Ts 秒(kは制御ステップの順を表す整数、Tsは制御ステップの周期)の時点でインバータから誘導電動機に供給される少なくとも2相分のステータ側電流(例えば、U相電流
【0003】
【外1】
V相電流
【0004】
【外2】
およびステータ側電圧(例えば、U相電圧
【0005】
【外3】
V相電圧
【0006】
【外4】
を検出し、3相−2相変換により、通常ベクトル制御で用いられるα−β軸座標系に、上記の電流、電圧を座標変換し、それぞれ、k・Ts 秒時のα相電流
【0007】
【外5】
β相電流
【0008】
【外6】
α相電圧
【0009】
【外7】
β相電圧
【0010】
【外8】
を算出する。その後において、電学論D vol.III .No.11,p.954〜960(1991)に示される式(1),(2)を、逐次形に展開した式(3),(4)(式(1)ないし式(4)については、従来の技術の記載の最後尾に掲載してある)に従って動作する誘導電動機制御回路用のオブザーバを用い、制御ステップkの推定値等により制御ステップ(k+1)の推定値を算出する。すなわち、制御ステップkの制御ループで推定されたk・Ts 秒時のα相電流推定値
【0011】
【外9】
(上方の記号は推定値であることを表す)とα相電流
【0012】
【外10】
との推定誤差
【0013】
【数1】
β相電流推定値
【0014】
【外11】
とβ相電流
【0015】
【外12】
との推定誤差
【0016】
【数2】
、α相ロータ側の界磁磁束推定値
【0017】
【外13】
、β相ロータ側の界磁磁束推定値
【0018】
【外14】
、α相電圧
【0019】
【外15】
、β相電圧
【0020】
【外16】
および速度
【0021】
【外17】
、もしくは速度推定値
【0022】
【外18】
を用いて、(k+1)・Ts 秒時の推定値
【0023】
【外19】
を算出する。
【0024】
上述の従来技術の記載において引用された式を以下に示す。
【0025】
【数3】
【0026】
【数4】
Rs =ステータ抵抗、Rr =ロータ抵抗、LM =ロータステータ相互インダクタンス、Ls =ステータ自己インダクタンス、Lr =ロータ自己インダクタンス、
【0027】
【外20】
=速度、
【0028】
【外21】
=速度推定値、g1 ,g2 ,g3 ,g4 =オブザーバフィードバックゲイン、
【0029】
【外22】
=ステータα相電流、
【0030】
【外23】
=ステータβ相電流、
【0031】
【外24】
=ステータα相電圧、
【0032】
【外25】
=ステータβ相電圧、
【0033】
【外26】
=ステータα相電流推定値、
【0034】
【外27】
=ステータβ相電流推定値、
【0035】
【外28】
=ロータα相界磁磁束推定値、
【0036】
【外29】
=ロータβ相界磁磁束推定値、
【0037】
【数5】
【0038】
【数6】
【0039】
【数7】
【0040】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の誘導電動機制御回路においては、電圧センサを削除してコストを削減することが強く望まれる。これを実現しようとするひとつの方法として、α相電圧指令値
【0041】
【外30】
β相電圧指令値
【0042】
【外31】
を
【0043】
【外32】
の代りに使用することが考えられる。この場合に、電圧指令値と実際値に誤差が存在することがあり、特にロータ側界磁磁束
【0044】
【外33】
および速度推定値
【0045】
【外34】
に誤差が発生するという問題があった。
【0046】
本発明は上記問題に鑑み、電圧指令値
【0047】
【外35】
に誤差補正を行うことにより、精度よくロータ側鎖交磁束および速度推定を行うことができる、誘導電動機制御回路用のオブザーバとその入力電圧補正方法とを提供することを目的とする。
【0048】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の誘導電動機制御回路用のオブザーバの入力電圧補正方法は、誘導電動機のステータ側電流を観測値とし、ステータ側電圧指令値を入力として構成される誘導電動機制御回路用のオブザーバにおいて、推定されるロータ側鎖交磁束推定値と、ステータ側電流から推定されるステータ電流を差し引いたステータ電流推定誤差との内積値と、内積値の積分値からなる補正量を補正項としてステータ側電圧指令値に加えたものを新たに入力として使用し、推定値の誤差を低減する。
【0049】
また、本発明の誘導電動機制御回路用のオブザーバは、入力した速度指令および電流指令、並びに現在の制御ステップより1周期後の次の制御ステップにおけるステータ電流推定ベクトルとから電圧指令ベクトルを生成する電圧指令生成回路と、電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルおよび次の制御ステップにおけるロータ側鎖交磁束推定ベクトルとから各相電圧指令を出力するベクトル制御回路と、ベクトル制御回路の出力する各相電圧指令に基づき誘導電動機を駆動するインバータとからなる誘導電動機制御回路に、前記次の制御ステップにおけるステータ電流推定ベクトルおよびロータ側鎖交磁束推定ベクトルを供給するために、現在の制御ステップのステータ電流推定ベクトルとロータ側鎖交磁束推定ベクトルおよび電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトル、並びに実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差とから、次の制御ステップのステータ電流推定ベクトルおよびロータ側鎖交磁束推定ベクトルを推定する、誘導電動機制御回路用のオブザーバであって、
現在の制御ステップのロータ側鎖交磁束推定ベクトルと、現在の制御ステップの実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差との内積値と、前記内積値の現在の制御ステップまでの積分値との和からなる補正量を、現在の制御ステップの電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルに加えたものによって、現在の制御ステップの電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルを置き換えるベクトル補正回路を有する。
【0050】
例えば本発明は、α−β軸座標系におけるロータ側鎖交磁束推定値ベクトル
【0051】
【数8】
と、ステータ側電流推定誤差
【0052】
【数9】
との内積とその積分値をそれぞれ所定ゲイン倍した、電圧補正量Vc(k)
【0053】
【数10】
を電圧指令ベクトル絶対値である
【0054】
【数11】
に加算し、電圧指令ベクトル絶対値を補正し、その後d−q軸座標系よりα,β軸座標系に変換したα相、およびβ相電圧
【0055】
【外36】
を新らためて、オブザーバ入力値として使用するものである。
【0056】
【作用】
上記、内積値
【0057】
【数12】
は、図3,4のシミュレーション結果に示す様に指令電圧絶対値
【0058】
【数13】
が実電圧絶対値
【0059】
【数14】
と比較した場合に、
【0060】
【数15】
である場合は、
【0061】
【数16】
である場合と対応する(図3参照)。また、
【0062】
【数17】
である場合は、
【0063】
【数18】
である場合に対応する(図4参照)。
このため、電圧補正量Vc を
【0064】
【数19】
で構成し、
【0065】
【外37】
に加算して補正した
【0066】
【数20】
を電圧指令絶対値としてα−β軸座標系に変換したα,β相電圧指令
【0067】
【外38】
をオブザーバ入力とすれば、Vc(k)の積分項(右辺第2項)の作用により、
【0068】
【数21】
すなわち
【0069】
【数22】
となるまで電圧指令値が補正される。このことから最終的にはオブザーバに入力される電圧指令値と実電圧との誤差が0となる。誤差が0となる結果として他の推定値
【0070】
【外39】
および速度推定値
【0071】
【外40】
の誤差を減少させることができる。
【0072】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の入力電圧補正方法の一実施例が適用された誘導電動機の制御システムを示すブロック図、図2は図1の制御システムのデジタル制御動作を示すフローチャートである。 相変換器7は、k・Ts 秒(kは制御ステップの順を表す整数、Tsは制御ステップの周期)の時点でインバータ回路5から誘導電動機10に供給される少なくとも2相分のステータ側電流(例えば、U相ステータ電流
【0073】
【外41】
とV相ステータ電流
【0074】
【外42】
を検出し(ステップS1)、α−β軸座標系に変換し、
【0075】
【外43】
と
【0076】
【外44】
を導出する(ステップS2)。制御ステップ(k)の制御ループで計算されているステータ電流推定値
【0077】
【外45】
(上方の記号は推定値であることを表す)、ロータ側鎖交磁束
【0078】
【外46】
と
【0079】
【外47】
を用い、式(5)により電圧補正量Vc(k)を算出する。
【0080】
【数23】
【0081】
【数24】
【0082】
【数25】
q相電流コントローラの出力である
【0083】
【外48】
(*は指令値であることを表す)と、d相電流コントローラの出力である
【0084】
【外49】
を入力し(ステップS3)、電圧指令絶対値
【0085】
【外50】
を式(6)で求める(ステップS4)。
【0086】
【数26】
これをVc(k)を用いて補正し、補正後の電圧指令絶対値
【0087】
【外51】
を式(7)に従って導出する(ステップS5)。
【0088】
【数27】
絶対値が変更された電圧指令値をd−q軸座標系よりα−β軸座標系に変換することにより、オブザーバ入力電圧指令
【0089】
【外52】
と
【0090】
【外53】
を得る(ステップS6)。この
【0091】
【外54】
を用いて式(8)(実施例の説明の最後尾に示してある)に従い、(k+1)Ts 秒時の各推定値
【0092】
【外55】
、および式(9)(実施例の説明の最後尾に示してある)により速度推定値
【0093】
【外56】
を導出する(ステップS8)。
【0094】
誘導電動機の速度の変化に関して、従来例による場合を図5(a)に、本実施例による場合を図5(b)にそれぞれ示してある。本実施例による場合の速度推定値
【0095】
【外57】
の方が、従来例による場合よりも正確に実速度
【0096】
【外58】
を推定していることが分かる。
【0097】
図6においても図5と同様な内容が示されており、図6(a)は、電圧指令入力の誤差補正を行なわない時の応答波形のシミュレーション結果を示し、図6(b)は、電圧指令入力の誤差補正を行なった時の応答波形のシミュレーション結果を示している。
【0098】
上述の実施例の説明で引用した式を以下に示す。
【0099】
【数28】
【0100】
【数29】
【0101】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ステータ側電圧をパラメータとして使用せず、推定ロータ側鎖交磁束とステータ推定電流誤差との内積値により、電圧指令と実電圧の補正を行ない、オブザーバ入力項である電圧指令入力の誤差補正を行なっていることにより、電流推定値
【0102】
【外59】
ロータ鎖交磁束推定値
【0103】
【外60】
および、速度推定値
【0104】
【外61】
の真値からの誤差を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の誘導電動機制御回路用のオブザーバの一実施例を示すブロック図である。
【図2】図1の実施例の動作を示すフローチャートである。
【図3】図1の実施例におけるロータ側鎖交磁束推定ベクトルと、実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差との内積値の変化を示すタイムチャートである。
【図4】図1の実施例におけるロータ側鎖交磁束推定ベクトルと、実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差との内積値の変化を示すタイムチャートである。
【図5】(a)は従来例によって実験された誘導電動機の速度の変化を示すタイムチャートである。
(b)は図1の実施例によって実験された誘導電動機の速度の変化を示すタイムチャートである
【図6】(a)は従来例によってシミュレートされた誘導電動機の速度の変化を示すタイムチャートである。
(b)は図1の実施例によってシミュレートされた誘導電動機の速度の変化を示すタイムチャートである
【図7】従来例のオブザーバの動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 速度コントローラ
2 q相電流コントローラ
3 d相電流コントローラ
4 ベクトル制御回路
5 インバータ回路
6,7 相変換器
8 磁束推定器
9 補正コントローラ
10 誘導電動機
Claims (2)
- 誘導電動機のステータ側電流を観測値とし、ステータ側電圧指令値を入力として構成される誘導電動機制御回路用のオブザーバにおいて、
推定されるロータ側鎖交磁束推定値と、ステータ側電流から推定されるステータ電流を差し引いたステータ電流推定誤差との内積値と、内積値の積分値からなる補正量を補正項としてステータ側電圧指令値に加えたものを新たに入力として使用し、推定値の誤差を低減することを特徴とする、誘導電動機制御回路用のオブザーバの入力電圧補正方法。 - 入力した速度指令および電流指令、並びに現在の制御ステップより1周期後の次の制御ステップにおけるステータ電流推定ベクトルとから電圧指令ベクトルを生成する電圧指令生成回路と、電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルおよび次の制御ステップにおけるロータ側鎖交磁束推定ベクトルとから各相電圧指令を出力するベクトル制御回路と、ベクトル制御回路の出力する各相電圧指令に基づき誘導電動機を駆動するインバータとからなる誘導電動機制御回路に、前記次の制御ステップにおけるステータ電流推定ベクトルおよびロータ側鎖交磁束推定ベクトルを供給するために、現在の制御ステップのステータ電流推定ベクトルとロータ側鎖交磁束推定ベクトルおよび電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトル、並びに実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差とから、次の制御ステップのステータ電流推定ベクトルおよびロータ側鎖交磁束推定ベクトルを推定する、誘導電動機制御回路用のオブザーバにおいて、
現在の制御ステップのロータ側鎖交磁束推定ベクトルと、現在の制御ステップの実際のステータ電流ベクトルとステータ電流推定ベクトルとの誤差との内積値と、前記内積値の現在の制御ステップまでの積分値との和からなる補正量を、現在の制御ステップの電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルに加えたものによって、現在の制御ステップの電圧指令生成回路からの電圧指令ベクトルを置き換えるベクトル補正回路を有することを特徴とする、誘導電動機制御回路用のオブザーバ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02951495A JP3675509B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 誘導電動機制御回路用のオブザーバとその入力電圧補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02951495A JP3675509B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 誘導電動機制御回路用のオブザーバとその入力電圧補正方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08223998A JPH08223998A (ja) | 1996-08-30 |
JP3675509B2 true JP3675509B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=12278214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02951495A Expired - Lifetime JP3675509B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | 誘導電動機制御回路用のオブザーバとその入力電圧補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3675509B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
JP4807132B2 (ja) * | 2006-04-14 | 2011-11-02 | 株式会社安川電機 | 交流電動機の速度センサレス制御装置 |
WO2009041157A1 (ja) | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | インバータ制御装置及びその制御方法 |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP02951495A patent/JP3675509B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH08223998A (ja) | 1996-08-30 |
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