JP4553434B2

JP4553434B2 - Inverter device with constant measurement setting function

Info

Publication number: JP4553434B2
Application number: JP2000007548A
Authority: JP
Inventors: 洋一大森; 知明桐谷
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001194433A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータにより誘導電動機を駆動するシステムで、特にインバータによって誘導電動機の電気的定数を計測する定数測定設定機能付きインバータ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２に従来の技術を示し、この図に基づいて従来の技術を説明する。
通常運転時において、切替器５は、トルク制御器３の出力の制御信号を選択してＰＷＭインバータ１へ入力する。
ＰＷＭインバータ1は、入力した制御信号に従って誘導電動機２に電力を供給する。
トルク制御器３は相互インダクタンス演算設定器９’に記憶されている誘導電動機２の相互インダクタンスを用いて誘導電動機２が所望のトルクを出力するような制御信号を出力する。このようにすることにより、誘導電動機２は所望のトルクを出力するように制御される。
【０００３】
相互インダクタンスを設定する場合は、切替器５は、電流制御器６の出力の制御信号を選択してＰＷＭインバータ１へ入力する。
電流制御器６は、所定の周波数の交流電流を誘導電動機２に流すような制御信号を出力する。従って誘導電動機２は前記周波数相当の回転数で回転するようになる。
電流電圧検出器４は誘導電動機２の入力電圧と入力電流の基本波成分の大きさや位相差相当量を検出する。例えば、検出された入力電圧や入力電流を基本波でフーリエ変換することによりそれらを得ることができる。
等価インダクタンス演算器７では、電流電圧検出器４の出力より誘導電動機２の等価インダクタンス成分を求めて出力する。
【０００４】
誘導電動機は抵抗分ＲとインダクタンスＬの直列回路として表すことができ、その入力側から見たインピーダンスＺｉは
Ｚｉ＝Ｒｘ＋ｊωＬ（１）
で表すことができる。ここでｊはフェーザの虚部を意味し、ωは角周波数、Ｌは等価インダクタンス成分、Ｒｘは等価抵抗成分である。
例えば、図３に示される誘導電動機の等価回路において無負荷の場合はすべりＳが０となるので、二次回路を無視することができ
Ｒｘ＝Ｒ１、Ｌ＝ｌ＋Ｍ（２）
となる。
【０００５】
等価インダクタンス演算器７では前記等価インダクタンス成分Ｌを求めて出力する。相互インダクタンス演算設定器９’は、等価インダクタンス演算器７の出力から誘導電動機２の漏れインダクタンスを引くことで相互インダクタンスＭを求め、それをメモリに記憶する。
上述したように無負荷の場合はＬ＝ｌ＋ＭなのでＭ＝Ｌ−ｌで相互インダクタンスが得られるのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来技術における相互インダクタンスの演算条件として、誘導電動機が無負荷である必要がある。しかし機械組込型のモータのように、最初から機械に組み込まれているようなモータでは、無負荷にすることが困難である。すると従来技術の相互インダクタンス演算設定器９’では正確な相互インダクタンスを求めてメモリに記憶することができなくなる。
通常運転時においては上述したように、相互インダクタンス演算設定器９’に記憶されている相互インダクタンスを用いてトルク制御器３によってＰＷＭインバータ１を制御するので、相互インダクタンスＭの値が間違っていれば誘導電動機が所望のトルクを出力できなくなる。
【０００７】
［課題を解決するための手段］上記問題点を解決するために、誘導電動機に電力を供給するインバータであって、前記誘導電動機に所定の周波数の交流電流を流して前記誘導電動機を回転させる電流制御器と、該電流制御器が動作している状態で前記誘導電動機の入力電流と入力電圧の基本波成分の大きさや位相差相当量を検出する電流電圧検出器と、該電流電圧検出器の出力より前記誘導電動機の入力からみた等価なインダクタンス成分を求める等価インダクタンス演算器とを具備する定数測定設定機能付きインバータ装置において、前記電流電圧検出器の出力より演算された前記誘導電動機の入力からみた等価な抵抗成分から前記誘導電動機の一次抵抗を引いたものを出力する等価抵抗演算器と、該等価抵抗演算器の出力と前記等価インダクタンス演算器の出力より数１の計算で相互インダクタンスＭを求めて前記インバータのメモリに記憶する相互インダクタンス演算設定器とを具備する。
【０００８】
【数２】

【０００９】
ここで、Ｌは前記等価インダクタンス演算器の出力、ｌは前記誘導電動機の漏れインダクタンス、Ｒは前記等価抵抗演算器の出力、ωは前記交流電流の角周波数である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施例を示し、この図に基づいて本発明が上述の問題点を解決できる理由を説明する。
図１の１から７までは従来技術の１から７までと全く同じものであるのでここでは説明を省略する。等価抵抗演算器８は、電流電圧検出器４の出力より誘導電動機２の等価抵抗成分Ｒｘを求めて、それより誘導電動機２の一次抵抗Ｒ１を引いた値Ｒを出力する。つまり等価抵抗演算器８は、
Ｒ＝Ｒｘ−Ｒ１（３）
を出力する。相互インダクタンス演算設定器９は、等価抵抗演算器８出力のＲと等価インダクタンス演算器７出力のＬより、次式の計算で相互インダクタンスＭを求めて、メモリに記憶する。
【００１１】
【数３】

【００１２】
前述したように誘導電動機の入力側から見たインピーダンスＺｉは（１）式で表されるが、それは図３の等価回路により無負荷でない場合は次式となる。
【００１３】
【数４】

【００１４】
（５）式の右辺と左辺の実部と虚部はそれぞれ等しいので、２つの連立式となり、それよりＲ２／Ｓの項を消去して（３）式を代入すると（４）式が得られる。つまり（４）式は、誘導電動機が無負荷でない場合でも成り立つ式なので、よって本発明の相互インダクタンス演算設定器９に記憶された相互インダクタンスは、誘導電動機の負荷に関係なく正確な値となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明により、切替器が電流制御器の出力を選択して相互インダクタンスを設定する場合において、誘導電動機が無負荷でなくても正確な相互インダクタンスを求めてメモリに記憶することができるので、機械組込型の誘導電動機においても通常運転での正確なトルク制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を表すブロック図である。
【図２】従来技術の１例を表すブロック図である。
【図３】誘導電動機の等価回路である。
【符号の説明】
１ＰＷＭインバータ
２誘導電動機
３トルク制御器
４電流電圧検出器
５切替器
６電流制御器
７等価インダクタンス演算器
８等価抵抗演算器
９、９’相互インダクタンス演算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system for driving an induction motor by an inverter, and more particularly to an inverter device with a constant measurement setting function for measuring an electrical constant of the induction motor by an inverter.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a conventional technique, and the conventional technique will be described based on this figure.
During normal operation, the switch 5 selects a control signal output from the torque controller 3 and inputs it to the PWM inverter 1.
The PWM inverter 1 supplies power to the induction motor 2 according to the input control signal.
The torque controller 3 outputs a control signal such that the induction motor 2 outputs a desired torque using the mutual inductance of the induction motor 2 stored in the mutual inductance calculation setting unit 9 ′. By doing so, the induction motor 2 is controlled to output a desired torque.
[0003]
When setting the mutual inductance, the switch 5 selects the control signal output from the current controller 6 and inputs it to the PWM inverter 1.
The current controller 6 outputs a control signal that causes an alternating current having a predetermined frequency to flow through the induction motor 2. Accordingly, the induction motor 2 rotates at a rotation speed corresponding to the frequency.
The current / voltage detector 4 detects the magnitude of the fundamental component of the input voltage and the input current of the induction motor 2 and the amount corresponding to the phase difference. For example, they can be obtained by Fourier-transforming the detected input voltage or input current with a fundamental wave.
The equivalent inductance calculator 7 obtains and outputs an equivalent inductance component of the induction motor 2 from the output of the current / voltage detector 4.
[0004]
The induction motor can be expressed as a series circuit of a resistance R and an inductance L, and the impedance Zi seen from the input side is Zi = Rx + jωL (1)
Can be expressed as Here, j means an imaginary part of the phasor, ω is an angular frequency, L is an equivalent inductance component, and Rx is an equivalent resistance component.
For example, in the equivalent circuit of the induction motor shown in FIG. 3, when there is no load, the slip S is 0, so that the secondary circuit can be ignored and Rx = R1, L = 1 + M (2)
It becomes.
[0005]
The equivalent inductance calculator 7 calculates and outputs the equivalent inductance component L. The mutual inductance calculation setter 9 ′ obtains the mutual inductance M by subtracting the leakage inductance of the induction motor 2 from the output of the equivalent inductance calculator 7, and stores it in the memory.
As described above, when there is no load, since L = 1 + M, mutual inductance can be obtained with M = L−1.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the induction motor needs to be unloaded as a calculation condition of the mutual inductance in the prior art. However, it is difficult to make no load with a motor that is built into a machine from the beginning, such as a motor built into a machine. Then, the mutual inductance calculation setting unit 9 ′ of the prior art cannot obtain the accurate mutual inductance and store it in the memory.
As described above, during normal operation, the PWM inverter 1 is controlled by the torque controller 3 using the mutual inductance stored in the mutual inductance calculation setting unit 9 ′, so that the value of the mutual inductance M is incorrect. The induction motor cannot output a desired torque.
[0007]
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, an inverter for supplying electric power to an induction motor, wherein an alternating current having a predetermined frequency is supplied to the induction motor to rotate the induction motor. A controller, a current-voltage detector that detects the magnitude and phase difference equivalent amount of the fundamental component of the input current and input voltage of the induction motor in a state where the current controller is operating, and a current-voltage detector in the constant measurement setting function inverter apparatus comprising an equivalent inductance calculator for obtaining the equivalent inductance component as viewed from the input of the from the output induction motor, viewed from the input of the computed from the output of the current-voltage detector the induction motor An equivalent resistance calculator that outputs the equivalent resistance component minus the primary resistance of the induction motor, the output of the equivalent resistance calculator, and the equivalent input Inductance calculator output than the number 1 of the calculations in seeking mutual inductance M; and a mutual inductance computing setter to be stored in the memory of the inverter.
[0008]
[Expression 2]

[0009]
Here, L is the output of the equivalent inductance calculator, l is the leakage inductance of the induction motor, R is the output of the equivalent resistance calculator, and ω is the angular frequency of the alternating current.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and the reason why the present invention can solve the above problems will be described based on this figure.
Since 1 to 7 in FIG. 1 are exactly the same as 1 to 7 of the prior art, description thereof is omitted here. The equivalent resistance calculator 8 obtains an equivalent resistance component Rx of the induction motor 2 from the output of the current / voltage detector 4 and outputs a value R obtained by subtracting the primary resistance R1 of the induction motor 2 therefrom. That is, the equivalent resistance calculator 8 is
R = Rx−R1 (3)
Is output. The mutual inductance calculation setting unit 9 obtains the mutual inductance M from the R of the equivalent resistance calculator 8 output and the L of the equivalent inductance calculator 7 output by calculation of the following equation and stores it in the memory.
[0011]
[Equation 3]

[0012]
As described above, the impedance Zi viewed from the input side of the induction motor is expressed by the following equation (1), which is expressed by the following equation when there is no load by the equivalent circuit of FIG.
[0013]
[Expression 4]

[0014]
Since the real part and the imaginary part of the right side and the left side of the expression (5) are equal to each other, the two simultaneous expressions are obtained, and the expression (4) is obtained by substituting the expression (3) by eliminating the R2 / S term. . That is, equation (4) is an equation that holds even when the induction motor is not loaded, so the mutual inductance stored in the mutual inductance calculation setting unit 9 of the present invention is an accurate value regardless of the load of the induction motor.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the switch selects the output of the current controller and sets the mutual inductance, the mutual inductance can be obtained and stored in the memory even if the induction motor is not loaded. Even in the built-in induction motor, accurate torque control in normal operation becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a conventional technique.
FIG. 3 is an equivalent circuit of an induction motor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 PWM inverter 2 Induction motor 3 Torque controller 4 Current voltage detector 5 Switch 6 Current controller 7 Equivalent inductance calculator 8 Equivalent resistance calculator 9, 9 'mutual inductance calculator

Claims

An inverter for supplying power to the induction motor, the current controller rotating the induction motor by supplying an alternating current of a predetermined frequency to the induction motor, and the induction motor in a state where the current controller is operating Current voltage detector for detecting the magnitude and phase difference equivalent amount of the fundamental wave component of the input current and input voltage, and an equivalent inductance calculation for obtaining an equivalent inductance component viewed from the input of the induction motor from the output of the current voltage detector in the constant measurement setting function inverter apparatus comprising a vessel, and outputs those from equivalent resistance component as viewed from the input of the induction motor is calculated from the output of the current-voltage detector by subtracting the primary resistance of the induction motor Equivalent resistance calculator, mutual inductance calculated by Equation 1 from the output of the equivalent resistance calculator and the output of the equivalent inductance calculator Seeking constant measurement setting function inverter apparatus characterized by comprising a mutual inductance computing setter to be stored in the memory of the inverter.

Here, L is the output of the equivalent inductance calculator, l is the leakage inductance of the induction motor, R is the output of the equivalent resistance calculator, and ω is the angular frequency of the alternating current.