JP4568998B2

JP4568998B2 - 誘導電動機の制御装置

Info

Publication number: JP4568998B2
Application number: JP2000375908A
Authority: JP
Inventors: 裕司鉄谷
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2020-12-11
Also published as: JP2002176798A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、巻上機の駆動源としての誘導電動機をベクトル制御により可変速制御する誘導電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベクトル制御方式のインバータで給電される誘導電動機が減速機を介して巻上機を駆動するシステムにおいては、通常は巻上機の最大荷重での最高走行速度と、その最大荷重で加減速する際の必要トルク最大値と、減速機のギヤ比から誘導電動機の定格速度と定格出力トルクを選定している。
しかし、このようなシステムを例えばクレーン巻上機などに適用する場合などでは、最大荷重に満たない荷重で昇降させることが多く、上記のような条件を採用した誘導電動機では、システム効率が低くなってしまう。そのため、軽荷重で昇降させるときには、最大荷重のときに比べてより高速に昇降させてシステム効率を改善するようにした誘導電動機の制御装置を、出願人は先に提案している（特願２０００−０６５９５８号：提案装置ともいう）。
【０００３】
図５は、この種の提案装置を示すブロック図である。なお、同図において、１は速度指令器、２は単一積分器、３は速度調節器、４は磁束指令値演算器、５はベクトル演算器、６は速度検出器、７は交流電源、８はインバータ、９は誘導電動機（モータともいう）、１０は負荷、２１は加速度演算回路、２２は加速トルク演算回路、２３はトルク設定回路、２４は荷重推定回路、２５はトルク演算回路、２６は速度演算回路、２７は速度指令値変換回路を示す。
【０００４】
図５において、速度指令器１は、誘導電動機９が運転すべき回転速度の速度指令値Ｎ^#を指令する。速度指令値変換回路２７は、速度指令器１の指令値Ｎ^#と速度演算回路２６の演算値Ｎ₀ ^#のいずれか大きいほうの値を、新たな速度指令値Ｎ^#として単一積分器２に出力する。
単一積分器２は、予め定めた加速勾配（増加値／単位時間）または減速勾配（減少値／単位時間）で、前記速度指令値Ｎ^#に達する（速度設定値Ｎ^*＝Ｎ^#）まで増加または減少させる速度設定値Ｎ^*を出力する。
【０００５】
速度調節器３は、上記速度設定値Ｎ^*と速度検出器６の検出値ｎとの偏差を調節演算し、その差を零にするトルク指令τ^*を出力する。磁束指令値演算回路４は、速度検出値ｎから磁束指令値Φ^*を演算して出力する。
また、ベクトル演算器５では、トルク指令値τ^*と磁束指令値Φ^*とからインバータ８をベクトル制御する制御信号を出力し、その結果、交流電源７の電力がインバータ８により所望の電圧と周波数の交流電力に変換され、このインバータ８が出力する交流電力が供給される誘導電動機９を、ベクトル制御方式により可変速制御することができる。
【０００６】
図６は、速度指令値Ｎ^#と速度設定値Ｎ^*と関係を説明するためのタイムチャートである。
図６に示す時刻Ｔ₀で、正転方向の速度指令値Ｎ^#が発せられると、時刻Ｔ₀から時刻Ｔ₁までの期間は、単一積分器２に予め設定された加速勾配（増加値／単位時間）に基づいて速度設定値Ｎ^*を正転方向に増加させ、時刻Ｔ₁でＮ^*＝Ｎ^#になり、時刻Ｔ₁から速度指令値Ｎ^#が零にされる時刻Ｔ₂までの期間は、単一積分器２がＮ^*（＝Ｎ^#）を出力し、時刻Ｔ₂から時刻Ｔ₃までの期間は、単一積分器２に予め設定された減速勾配（減少値／単位時間）に基づいて速度設定値Ｎ^*の正転方向の値を減少させ、時刻Ｔ₃でＮ^*＝０となり、時刻Ｔ₃から逆転方向の速度指令値Ｎ^#が発せられる時刻Ｔ₄までの期間は、単一積分器２がＮ^*（＝０）を出力し、時刻Ｔ₄から時刻Ｔ₅までの期間は、上記減速勾配に基づいて速度設定値Ｎ^*の逆転方向の値を増加させ、時刻Ｔ₅でＮ^*＝Ｎ^#になり、時刻Ｔ₅から速度指令値Ｎ^#が零にされる時刻Ｔ₆までの期間は、単一積分器２がＮ^*（＝Ｎ^#）を出力し、時刻Ｔ₆から時刻Ｔ₇までの期間は、上記減速勾配に基づいて速度設定値Ｎ^*の逆転方向の値を減少させ、時刻Ｔ₇でＮ^*＝０となる。
【０００７】
図７は、図５に示す誘導電動機９の負荷１０として、減速機を介して巻上機を駆動するシステムの動作説明図であり、同図（イ）は巻上機の状態を示し、同図（ロ）は巻上機を昇降させる誘導電動機９の速度を示し、同図（ハ）は巻上機の昇降に伴う誘導電動機９の出力トルクを示す。なお、時刻ｔ₀以前の期間では荷重（図示のｍ）は地上にあり、誘導電動機９は停止しており（速度＝０）、かつ図示されないブレーキにより制動が掛けられている。
【０００８】
まず、時刻ｔ₀より巻上機は巻き上げ動作を開始するが、図７（イ）の左端図は時刻ｔ₀の巻上機の状態を示し、上記ブレーキは時刻ｔ₀の時点で開放され、時刻ｔ₀より時刻ｔ₁までは上記単一積分器２に設定された加速勾配で、巻上機の巻き上げ速度Ｖを増加させている期間を示す。時刻ｔ₁において、上記速度指令値Ｎ^#と速度設定値Ｎ^*が一致し、時刻ｔ₁より時刻ｔ₂までは巻き上げ速度Ｖが一定の期間を示している。時刻ｔ₂より時刻ｔ₃までは、単一積分器２に予め設定された減速勾配で、巻上機の巻き上げ速度Ｖを減少させている期間を示している。また、時刻ｔ₃より時刻ｔ₄までは、誘導電動機９は停止しており（速度＝０）、かつ図示されないブレーキにより制動が掛けられ、この期間では図７（イ）の中央図のように、荷重（ｍ）は空中に停止している。
【０００９】
次の時刻ｔ₄から時刻ｔ₅までは、単一積分器２に設定された加速勾配で巻上機の巻き下げ速度Ｖを増加させている期間を示す。時刻ｔ₅において、速度指令値Ｎ^#と速度設定値Ｎ^*が一致し、時刻ｔ₅より時刻ｔ₆までは、巻き下げ速度Ｖが一定の期間を示している。時刻ｔ₆より時刻ｔ₇までは、単一積分器２に予め設定された減速勾配で、巻上機の巻き下げ速度Ｖを減少させている期間を示している。時刻ｔ₇以降の期間では荷重（ｍ）は地上にあり、誘導電動機９は停止しており（速度＝０）、かつ図示されないブレーキによって制動が掛けられている。７（イ）の右端図は時刻ｔ₇での巻上機の状態を示している。このとき、巻上機の一定走行に必要な誘導電動機９の出力トルクτ₀と、巻上機の加速または減速に必要な誘導電動機９の出力トルクτ₀±τ₁とを図７（ハ）に示す。
【００１０】
次に、加速度演算回路２１、加算トルク演算回路２２、トルク設定回路２３、荷重推定回路２４、トルク演算回路２５、速度演算回路２６および速度指令値変換回路２７等によりシステムの運転効率を改善すべく、巻上機の荷重に対し運転可能な最大回転速度の演算について説明する。
図８は、誘導電動機９の負荷１０としての減速機１０ａを介した巻上機１０ｂと、巻上機１０ｂの荷重（ｍ）とからなるシステムを示す構成図である。
【００１１】
図８において、誘導電動機９が回転速度ｎ〔ｒ／ｍｉｎ〕で回転することで、減速機１０ａを介した巻上機１０ｂが回転し、荷重ｍは速度Ｖ〔ｍ／ｍｉｎ〕で上昇，下降する。上記速度設定値Ｎ^*の増加または減少している期間、すなわち加減速時における速度調節器３の出力であるトルク指令τ^*と走行トルクτ₀と加減速必要トルクτ₁の間には次の（１）式の関係がある。
τ^*＝τ₀＋τ₁ …（１）
この走行トルクτ₀は、次の（２）式の右辺に示す２つの成分に分解される。
τ₀＝τ₀₁＋τ₀₂ …（２）
ここに、τ₀₁：荷重ｍに対する走行トルク
τ₀₂：機械損補償トルク
【００１２】
また、加減速必要トルクτ₁は、次の（３）式の右辺に示す２つの成分に分解される。
τ₁＝τ₁₁＋τ₁₂ …（３）
ここに、τ₁₁：荷重ｍに対する加減速必要トルク
τ₁₂：荷重ｍ以外、即ち電動機と巻上機に対する加減速必要トルク
上記τ₀₁，τ₁₁，τ₁₂は、システムの機械仕様からそれぞれ（４）〜（６）式のように表わせる。
τ₀₁＝ｍＶ／２πｎ〔ｋｇｆｍ〕 …（４）
τ₁₁＝ｍ・（Ｖ²／π²ｎ²）（１／３７５）・Δｎ〔ｋｇｆｍ〕…（５）
τ₁₂＝（ＧＤ²／３７５）・Δｎ〔ｋｇｆｍ〕 …（６）
ここに、ｍ：荷重質量〔ｋｇ〕
Ｖ：昇降速度〔ｍ／ｍｉｎ〕
ｎ：電動機回転速度〔ｒ／ｍｉｎ〕
Δｎ：電動機回転加速度〔ｒ／ｍｉｎ〕
ＧＤ²：電動機軸換算全はずみ車効果〔ｋｇｆｍ²〕
【００１３】
上記システムにおける機械損補償トルクτ₀₂は、減速機１０ａの効率に基づくものが大勢を占めるので、次の（７）式で得られる値をトルク設定回路２３に予めプリセットする。
τ₀₂＝｛減速機定格出力×（１−減速機効率）／電動機定格出力｝
×電動機定格トルク〔ｋｇｆｍ〕 …（７）
また、機械損は誘導電動機９が回転方向によりその極性が異なるので、トルク設定回路２３には速度検出値ｎを取り込み、極性を持った機械損補償トルクτ₀₂を出力するようにしている（図１１参照）。
【００１４】
上記（６）式の荷重ｍ以外、すなわち電動機と巻上機に対する加減速必要トルクは、予め設定できる電動機軸換算全はずみ車効果ＧＤ²と、後述の加速度演算回路２１で得られる加速度Δｎに基づく乗算演算を、加算トルク演算回路２２で行なう。加速度演算回路２１は、次式（８）の演算を行なう。
Δｎ＝（ｎ_k−ｎ_(k-1)）／Ｔ_S〔ｒ／ｍｉｎ／ｓ〕 …（８）
ここに、ｎ_k：今回の電動機速度検出値〔ｒ／ｍｉｎ〕
ｎ_(k-1)：前回の電動機速度検出値〔ｒ／ｍｉｎ〕
Ｔ_S：速度検出周期〔ｓ〕
なお、速度調節器３により速度設定値Ｎ^*と速度検出値ｎとの偏差が零となるように制御されるので、加速度Δｎは単一積分器２に設定されている値を用いて行なうこともできる。
【００１５】
トルク設定回路２３からの出力である機械損補償トルクτ₀₂と、加算トルク演算回路２２からの出力である加減速必要トルクτ₁₂とを、上記（１）〜（３）式に代入すると、次の（９）式が得られる。
τ₀₁＋τ₁₁＝τ^*−τ₀₂−τ₁₂ …（９）
すなわち、（４），（５），（９）式の間には（４）＋（５）＝（９）の関係があるので、この関係式に基づいて荷重推定回路２４では荷重ｍを求める演算を行なっている。
また、トルク演算回路２５において、荷重推定回路２４で得られた荷重ｍの推定値と上記（４）式とから、荷重ｍに対する走行トルクτ₀₁が求まり、同様に上記（５）式とから、荷重ｍに対する加減速必要トルクτ₁₁が求まる。
【００１６】
次に、速度演算回路２６での誘導電動機９の運転可能最大速度指令値Ｎ₀ ^#の演算について説明する。
まず、加算トルク演算回路２２の演算値（加減速必要トルクτ₁₂）と、トルク設定回路２３の設定値（機械損補償トルクτ₀₂）と、トルク演算回路２５の演算値（τ₀₁，τ₁₁）と、巻上機１０ｂの加減速に必要な誘導電動機９の出力トルクの最大値（τ_M1）との間には、次の（１０）式の関係がある（図７参照）。
τ_M1＝｜τ₀₁＋τ₀₂｜＋｜τ₁₁＋τ₁₂｜ …（１０）
次に、図９に示す誘導電動機９の短時間運転許容トルク−回転速度特性図（第１象限のみを図示している）から、上記τ_M1に対応する誘導電動機９の速度指令値Ｎ₀₁ ^#を求める。なお、この速度指令値Ｎ₀₁ ^#は次式（１１）となる。
Ｎ₀₁ ^#＝（τ_A／τ_M1）・Ｎ_B …（１１）
ここに、Ｎ_B：電動機定格速度
τ_A：電動機定格速度の短時間運転許容トルク
【００１７】
また、昇降距離の長いシステムに適用する場合には、定速で昇降させる時間も長くなることから巻上機１０ｂの定速運転に必要な誘導電動機９の出力トルクの最大値（τ_M2）は、次の（１２）式の関係にある。
τ_M2＝｜τ₀₁＋τ₀₂｜ …（１２）
この場合は、図１０に示す誘導電動機９の連続運転許容トルク−回転速度特性図（第１象限のみを図示している）から、上記τ_M2に対応する誘導電動機９の速度指令値Ｎ₀₂ ^#を求める。その速度指令値Ｎ₀₂ ^#は次の（１３）式となる。
Ｎ₀₂ ^#＝（τ_B／τ_M2）・Ｎ_B …（１３）
ここに、Ｎ_B：電動機定格速度
τ_B：電動機定格速度の連続運転許容トルク
【００１８】
すなわち、速度演算回路２６では、上記Ｎ₀₁ ^#またはＮ₀₂ ^#のいずれか小さい方の値を、誘導電動機９の運転可能最大速度指令値Ｎ₀ ^#として出力する。または、このシステムの動作モードに合わせＮ₀₁ ^#またはＮ₀₂ ^#のいずれか一方の値を選択して、誘導電動機９の運転可能最大速度指令値Ｎ₀ ^#として出力する。
さらに、速度指令値変換回路２７では、速度指令器１の指令値Ｎ^#または速度演算回路２６の演算値Ｎ₀ ^#のいずれか大きい方を新たな速度指令値Ｎ^#として単一積分器２に出力する。そして、荷重推定回路２４で推定した荷重ｍ、誘導電動機の短時間および連続の許容トルク−速度特性などから、誘導電動機の運転可能最大速度を算定しこの速度で運転することにより、例えばクレーン巻上機を駆動するシステムなどにこの誘導電動機の制御装置を適用したときに、運転効率を改善できることになる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような提案装置では、機械伝達効率を機械損補償トルクとして固定量として演算処理しているため、演算精度が悪いという難点がある。
また、巻き上げ動作と巻き下げ動作では、異なった運転可能最大速度を演算していた（巻き下げ時の方が、運転可能最大速度が大きくなっていた。）。クレーン巻上機を駆動するシステムなどでは、オペレータが運転操作を行なうため、同一荷重で運転しているにも関わらず、巻き上げ時と巻き下げ時で運転速度が異なり、操作に違和感を生じるという難点もある。
さらには、クレーン巻上機等には、定格荷重時の定格速度は仕様で決まっているが、運転可能最大速度で運転を行なうと定格荷重時には定格速度以上で運転されてしまうという難点もある。
したがって、この発明の課題は、上記諸問題を解決し、システムの使い勝手を改善することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、インバータで給電される誘導電動機が減速機を介して巻上機を駆動するシステムであって、
前記誘導電動機に指令される速度指令値Ｎ^#に基づき、現在の速度設定値Ｎ^*を所定の加速勾配（増加値／単位時間）または所定の減速勾配（減少値／単位時間）で前記速度指令値Ｎ^#に達する（Ｎ^*＝Ｎ^#）まで増加または減少させるように、前記速度設定値Ｎ^*と誘導電動機の速度検出値ｎとの偏差を調節演算して得られるトルク指令値τ^*と、速度検出値ｎから所定の演算をして得られる磁束指令値Φ^*とによりベクトル演算をし、その演算値に基づき前記インバータを介して誘導電動機をベクトル制御方式で可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記速度検出値ｎから前記誘導電動機の加速度Δｎを演算する加速度演算回路と、
前記演算値Δｎと予め設定された誘導電動機の軸換算の全はずみ車効果として与えられる設定値ＧＤ²とに基づいて、誘導電動機と巻上機に対する加減速必要トルクτ₁₂を演算する加速トルク演算回路と、
前記トルク指令値τ^*，演算値τ₁₂，速度検出値ｎ，前記システムの機械効率ηおよびτ^*とτ₁₂との差からトルクが駆動トルクか制動トルクかを判断するとともに、伝達係数ｋを演算する判別・演算回路と、
前記トルク指令値τ^*，演算値Δｎ，演算値τ₁₂，速度検出値ｎ，伝達係数ｋおよび速度検出値ｎ時の巻上機の昇降速度Ｖから巻上機が昇降させている荷重ｍを推定する荷重推定回路と、
前記荷重推定値ｍと速度検出値ｎと演算値Δｎと巻上機の昇降速度Ｖとから荷重ｍに対する走行トルクτ₀₁と加減速必要トルクτ₁₁を演算するトルク演算回路と、
巻上機の定格昇降速度Ｖと定格荷重ｍと機械効率ηとモータ定格出力Ｐとから巻上機自身の機械的仕様を実現させるための走行トルクを演算するとともに、この走行トルクと誘導電動機の許容トルクから運転に最適なトルク−回転速度特性を演算するトルク−回転速度演算回路と、
前記τ₀₁，τ₁₁，τ₁₂と、前記誘導電動機の短時間および連続許容トルク−速度特性と、前記トルク−回転速度演算回路からの出力とから誘導電動機の運転可能最大速度指令Ｎ₀ ^#を求める速度演算回路と、
前記運転可能最大速度指令Ｎ₀ ^#を新たな速度指令Ｎ^#とする速度指令変換回路とを設けたことを特徴とする。
上記請求項１の発明においては、前記機械効率ηをトルクに関する関数とすることができる（請求項２の発明）。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態を示すブロック図である。
図５に示す提案装置からトルク設定回路２３を削除する一方、伝達係数演算回路２８および巻上機自身の機械仕様を実現するための走行トルク−速度パターン演算回路２９を付加した点が特徴である。また、荷重推定回路および速度演算回路はその演算内容が図５の場合とは異なっているので、荷重推定回路２４Ａ，速度演算回路２６Ａとして図示している。
【００２２】
このような構成において、加減速時における速度調節器３の出力であるトルク指令τ^*と、走行トルクτ₀と加減速必要トルクτ₁の間には、先の（１）式で示すような関係がある。
τ^*＝τ₀＋τ₁ …（１）
この走行トルクτ₀は先の（２）式と同じく２つの成分に分解されるが、そのうちの１つの成分τ₀₁（荷重ｍに対する走行トルク）を用いて、次の（１４）式のように表わすことができる。ｋは伝達係数（伝達効率）である。
τ₀＝τ₀₁×ｋ …（１４）
【００２３】
また、加減速必要トルクτ₁は先の（３）式と同じく２つの成分τ₁₁（荷重ｍに対する加減速必要トルク）とτ₁₂（電動機と巻上機に対する加減速必要トルク）に分解されるが、ここでは次の（１５）式のように表わす。
τ₁＝τ₁₁×ｋ＋τ₁₂ …（１５）
ここに、（τ^*・τ₁₂）のトルクが駆動トルクならばｋ＝１／η
（τ^*・τ₁₂）のトルクが制動トルクならばｋ＝η
であり、ηは機械効率を示す。
伝達係数演算回路２８では、上記ｋを求めている。また、駆動，制動の判別は（τ^*−τ₁₂）のトルク極性とモータ速度ｎの極性の関係から求める。
【００２４】
上記（１），（１３）式および（１４）式より、次の（１６）式の関係が成立する。
τ₀₁×ｋ＋τ₁₁×ｋ＝τ^*−τ₁₂ …（１６）
先の（４），（５）式と（１６）式との間には、｛（４）式＋（５）式｝×ｋ＝（１６）式の関係があるので、この関係式から荷重推定回路２４Ａでは荷重ｍを求める演算をしている。
【００２５】
巻上機自身の機械仕様を実現するための、走行トルク−速度パターン演算回路２９は、予め装置に設定された巻上機仕様とモータ仕様から、図２に示すような特性を演算する。走行トルク−速度パターン演算回路２９には、定格荷重では必ず定格速度が運転可能最大速度として演算でき、かつ、それ以外の荷重ではモータの許容トルクまで増速できるよう、図２の許容トルク−回転速度特性図（実太線参照：第１象限のみ図示）をメモリなどに格納している。
図２の特性図におけるτ_Cは基底速度Ｎ_Bにおけるモータ定格トルクであり、τ_k2は予め装置に設定された巻上機仕様とモータ仕様の関係から、下記（１７）式のような演算をしてプリセットされている。
τ_k2＝｛（ｍ×Ｖ）／（６１２２．４×η）／Ｐ｝×ｋ₁・τ_C…（１７）
ここに、ｍ：定格時の荷重〔ｋｇ〕，Ｖ：定格昇降速度〔ｍ／ｍｉｎ〕
η：機械効率，Ｐ：モータ定格出力，ｋ₁：安全係数
【００２６】
τ_k3は、τ_Cに対するモータ最高速度Ｎ_MAXにおけるトルクで、次の（１８）式で表わされる。
τ_k3＝τ_C×Ｎ_B／Ｎ_MAX （１８）
速度が定格速度Ｎ_Bから最高速度Ｎ_MAXの間ではモータ許容トルクは、出力一定特性となり、次の（１９）式で示される。
許容トルク＝τ_C×Ｎ／Ｎ_MAX （１９）
【００２７】
図２に示す許容トルク−回転速度特性図（実太線参照：第１象限のみ図示）は、τ_k2とτ_k3を結んだ▲１▼のラインと（１９）式で決まる許容トルク▲２▼のラインの低い方をプロットしたものである。こうすることで、定格荷重では必ず定格速度が運転可能最大速度として演算でき、かつ、それ以外の荷重ではモータの許容トルクまで増速できるようにしている。
図２の許容トルク−回転速度特性図（実太線参照：第１象限のみ図示）におけるτ₀₁／ηに対する電動機９の速度指令値Ｎ₀₃ ^*を求める。τ₀₁／ηからトルク量を演算するのは、巻き上げと巻き下げで同一の速度を演算させるためである。
なお、この速度指令値Ｎ₀₃ ^*は、τ₀₁がτ_2k以上の場合、τ₀₁と図２の許容トルク−回転速度特性図（実太線部分）が交差する点の速度Ｎ₀₃ ^*となる。
速度演算回路２６Ａは、従来例で述べたＮ₀₁ ^*と上記Ｎ₀₃ ^*の演算を行なっており、いずれか小さい方の値を誘導電動機９の運転可能最大速度指令値Ｎ₀ ^*として出力する。
【００２８】
図４にこの発明の第２の実施の形態を示す。
同図からも明らかなように、この例は図１に機械効率補正演算回路３０を付加して構成したもので、機械効率（伝達効率）ηをトルクの大きさの関数とした点が特徴である。その関数パターンの１例を図３に示す。
図３では、トルクの大きさが予め設定したτ_T以上では、機械効率（伝達効率）ηを設計値η_Tとし、トルクの大きさが予め設定したτ_T以下の場合は、予め設定したτ_A，τ_B，η_A，η_Bから決まる点を線間補完するパターンとしている。なお、τ_A，τ_B，η_A，η_Bは実機でマニュアル調整して設定される。
こうすることで、演算で使用する機械効率を実動作に合わせて微調整できるため、巻き上げ時と巻き下げ時の演算値の差をより小さくできるという効果がもたらされる。
【００２９】
以上では、誘導電動機の制御装置をＰＧ（パルス発生器）付きベクトル制御方式のものとしているが、速度調節器を有し制御対象のモータをトルク制御可能な制御装置全てに適用することができる。例えば、制御装置がＰＧレスベクトル制御装置でも良く、モータも直流電動機，同期電動機などでも良い。
また、この発明は、カウンタウエイト（釣り合い重り）を含む昇降機システムにも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、定格荷重では必ず定格速度が運転可能最大速度として演算でき、かつ、それ以外の荷重ではモータの許容トルクまで増速できるという利点が得られる。また、機械効率をトルクの大きさによる関数とすることで、実動作に合わせて微調整できるため、巻き上げ時と巻き下げ時の演算値の差をより小さくできるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】許容トルクと回転速度との関係を説明する特性図である。
【図３】機械効率とトルクとの関係を説明する特性図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】提案装置を示すブロック図である。
【図６】図５の動作を説明するタイムチャートである。
【図７】提案装置で巻上機を駆動するシステムの動作説明図である。
【図８】提案装置から減速機を介して巻上機を駆動するシステムを示す構成図である。
【図９】短時間運転許容トルク−回転速度特性図である。
【図１０】連続運転許容トルク−回転速度特性図である。
【図１１】機械損補償トルクの説明図である。
【符号の説明】
１…速度指令器、２…単一積分器、３…速度調節器、４…磁束指令値演算器、５…ベクトル演算器、６…速度検出器、７…交流電源、８…インバータ、９…誘導電動機（モータ）、１０…負荷、２１…加速度演算回路、２２…加速トルク演算回路、２３…トルク設定回路、２４，２４Ａ…荷重推定回路、２５…トルク演算回路、２６，２６Ａ…速度演算回路、２７…速度指令値変換回路、２８…伝達係数演算回路、２９…トルク−速度パターン演算回路、３０…機械効率補正演算回路。

Claims

インバータで給電される誘導電動機が減速機を介して巻上機を駆動するシステムであって、
前記誘導電動機に指令される速度指令値Ｎ^#に基づき、現在の速度設定値Ｎ^*を所定の加速勾配（増加値／単位時間）または所定の減速勾配（減少値／単位時間）で前記速度指令値Ｎ^#に達する（Ｎ^*＝Ｎ^#）まで増加または減少させるように、前記速度設定値Ｎ^*と誘導電動機の速度検出値ｎとの偏差を調節演算して得られるトルク指令値τ^*と、速度検出値ｎから所定の演算をして得られる磁束指令値Φ^*とによりベクトル演算をし、その演算値に基づき前記インバータを介して誘導電動機をベクトル制御方式で可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記速度検出値ｎから前記誘導電動機の加速度Δｎを演算する加速度演算回路と、
前記演算値Δｎと予め設定された誘導電動機の軸換算の全はずみ車効果として与えられる設定値ＧＤ²とに基づいて、誘導電動機と巻上機に対する加減速必要トルクτ₁₂を演算する加速トルク演算回路と、
前記トルク指令値τ^*，演算値τ₁₂，速度検出値ｎ，前記システムの機械効率ηおよびτ^*とτ₁₂との差からトルクが駆動トルクか制動トルクかを判断するとともに、伝達係数ｋを演算する判別・演算回路と、
前記トルク指令値τ^*，演算値Δｎ，演算値τ₁₂，速度検出値ｎ，伝達係数ｋおよび速度検出値ｎ時の巻上機の昇降速度Ｖから巻上機が昇降させている荷重ｍを推定する荷重推定回路と、
前記荷重推定値ｍと速度検出値ｎと演算値Δｎと巻上機の昇降速度Ｖとから荷重ｍに対する走行トルクτ₀₁と加減速必要トルクτ₁₁を演算するトルク演算回路と、
巻上機の定格昇降速度Ｖと定格荷重ｍと機械効率ηとモータ定格出力Ｐとから巻上機自身の機械的仕様を実現させるための走行トルクを演算するとともに、この走行トルクと誘導電動機の許容トルクから運転に最適なトルク−回転速度特性を演算するトルク−回転速度演算回路と、
前記τ₀₁，τ₁₁，τ₁₂と、前記誘導電動機の短時間および連続許容トルク−速度特性と、前記トルク−回転速度演算回路からの出力とから誘導電動機の運転可能最大速度指令Ｎ₀ ^#を求める速度演算回路と、
前記運転可能最大速度指令Ｎ₀ ^#を新たな速度指令Ｎ^#とする速度指令変換回路とを設けたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
前記機械効率ηをトルクに関する関数とすることを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機の制御装置。