JP4698312B2 - Power converter - Google Patents

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Description

この発明は、複数台の電動機が用いられるプロセスラインに使用される電動機を駆動するための電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power converter for driving an electric motor used in a process line in which a plurality of electric motors are used.

従来、プロセスラインに使用する電動機を駆動する電力変換装置は、直流電圧をインバータによって交流に変換し、この交流出力で電動機を駆動し、必要な速度及びトルクを発生させる構成が採用されている。プロセスラインは複数台のスタンドから構成されているので、上記のような電力変換装置が複数台用いられる。各々の電動機には、速度センサが接続されていて、電動機の磁極位置、あるいは速度を検出する。   2. Description of the Related Art Conventionally, a power conversion device that drives an electric motor used in a process line has adopted a configuration in which a DC voltage is converted into an alternating current by an inverter, and the electric motor is driven with this alternating current output to generate necessary speed and torque. Since the process line is composed of a plurality of stands, a plurality of power conversion devices as described above are used. A speed sensor is connected to each electric motor to detect the magnetic pole position or speed of the electric motor.

そして上記の速度センサから得られる速度帰還信号を与えられた速度基準と比較し、その偏差を速度制御器によってPI(比例積分)制御し、この出力をトルク基準或いは電流基準として電動機のトルクを制御するように構成するのが通常であった。   The speed feedback signal obtained from the speed sensor is compared with the given speed reference, and the deviation is PI (proportional integral) controlled by the speed controller, and the motor torque is controlled using this output as the torque reference or current reference. It was normal to make it so.

ここで、上記の速度基準は、プロセスライン全体の速度を決めるための基準であり、全体を制御するコントローラから各電力変換装置に共通に与えられ、プロセスラインの各スタンドの揃速性を保持するようにしている。これに対し、各スタンド固有の制御が必要となる場合、例えば、2スタンド間のストリップの張力を制御するような場合、各スタンドのトルク基準乃至電流基準に外部から補正用のトルク指令乃至電流指令を加算して補正を行っている(例えば、特許文献1参照。)。
特許第2721409号公報(第2−3頁、図1)
Here, the speed reference is a reference for determining the speed of the entire process line, and is commonly given to each power conversion device from the controller that controls the entire process line, and maintains the uniform speed of each stand of the process line. I am doing so. On the other hand, when control specific to each stand is required, for example, when controlling the tension of the strip between two stands, a torque command or current command for correction is externally applied to the torque reference or current reference of each stand. Are added for correction (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2721409 (page 2-3, FIG. 1)

上記特許文献1に示された手法は、プロセスラインにおける個別のスタンドに使用される電動機のトルクを速度制御の応答より速い応答で制御するニーズに対して有効である。しかしながら、プロセスライン全体が共通の速度基準で制御された状態で、且つこの共通の速度制御応答より速い応答で速度補正を行いたい場合には適用することが困難である。   The technique disclosed in Patent Document 1 is effective for needs for controlling the torque of an electric motor used for an individual stand in a process line with a response faster than a response of speed control. However, it is difficult to apply when the entire process line is controlled with a common speed reference and speed correction is desired with a response faster than the common speed control response.

例えば、プロセスラインにおいて、スタンドのロールと電動機と軸とで決まる機械系の共振により、1つのスタンドだけ低い応答にする必要があるような場合、その他のスタンドにおいても、その低い応答に合わせる必要がある。このため、共通の速度基準に上記の速度補正を加算する方式を使用すると、外部からの速度補正信号の入力に対して、高い速度応答の取れるスタンドであっても、低い応答となってしまう。従って、共通の速度基準に上記の速度補正を加算する方式では、速度補正が特に必要となる加速時又は減速時においても、低い応答での制御となってしまい、プロセスライン全体の生産性が低下してしまうという問題があった。   For example, in a process line, when the resonance of the mechanical system determined by the roll of the stand, the electric motor, and the shaft needs to have a low response for only one stand, it is necessary to match the low response for the other stand as well. is there. For this reason, if the method of adding the speed correction to the common speed reference is used, even a stand that can take a high speed response to the input of the speed correction signal from the outside will have a low response. Therefore, in the method of adding the above speed correction to the common speed reference, the control is performed with a low response even at the time of acceleration or deceleration where speed correction is particularly necessary, and the productivity of the entire process line is lowered. There was a problem of doing.

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、プロセスラインにおいて、速度補正に対する応答を、共通の速度基準に対する応答より速くしてプロセスラインの生産性を向上させる電力変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-described problems. In the process line, the power conversion apparatus improves the process line productivity by making the response to the speed correction faster than the response to the common speed reference. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため、本発明の電力変換装置は、直流を所望の交流に変換して電動機を駆動するインバータと、前記インバータのパワーデバイスにゲート信号を与える制御部と、前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、前記電動機の速度を直接または間接的に検出する速度検出手段とから構成され、前記制御部は、外部から与えられる速度基準を入力として加減速用トルク基準と速度モデルを演算する速度モデル演算部と、前記速度モデルと外部から与えられる速度補正指令と前記速度検出手段から得られる速度帰還信号を入力とし、その出力に前記加減速用トルク基準を加算してトルク基準を出力する速度制御部と、前記トルク基準と前記電流検出手段で検出された電流に基づいて前記電動機の励磁軸とトルク軸の電流を独立して制御するベクトル制御またはセンサレスベクトル制御手段とを備えたことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention includes an inverter that converts a direct current into a desired alternating current to drive an electric motor, a control unit that supplies a gate signal to the power device of the inverter, and an output current of the inverter Current detecting means for detecting the speed of the motor and speed detecting means for detecting the speed of the motor directly or indirectly, and the control section receives a speed reference given from the outside as an input, and an acceleration / deceleration torque reference and a speed model A speed model computing unit for computing the speed model, a speed correction command given from the outside, and a speed feedback signal obtained from the speed detecting means, and adding the acceleration / deceleration torque reference to the output to obtain a torque reference And a current of the excitation shaft and torque shaft of the motor based on the torque reference and the current detected by the current detection means It is characterized in that a vector control or sensorless vector control means for controlling independently.

この発明によれば、速度制御器の入力に速度モデル演算を追加した構成にしたので、速度補正に対する応答を共通の速度基準に対する応答より速くすることができ、プロセスラインの生産性を向上させる電力変換装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, since the speed model calculation is added to the input of the speed controller, the response to the speed correction can be made faster than the response to the common speed reference, and the power for improving the productivity of the process line. A conversion device can be provided.

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、図1及び図2を参照して本発明の実施例1を説明する。図1(a)は本発明の実施例1に係る電力変換装置のブロック構成図である。   The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. Fig.1 (a) is a block block diagram of the power converter device which concerns on Example 1 of this invention.

インバータ1は直流電源を受け、これを所望の電圧及び周波数の交流に変換し、その出力で電動機2を駆動する。このインバータ1はパワーデバイスをブリッジ接続した主回路を備えており、各々のパワーデバイスは制御部3からのゲート信号によってオンオフ制御されている。電動機2には速度検出器4が取り付けられており、この出力は速度帰還信号として制御部3に与えられる。また、インバータ1の出力側には電流検出器5が設けられ、この出力も電流帰還信号として制御部3に与えられる。以下制御部3の内部構成について説明する。   The inverter 1 receives a DC power supply, converts it into AC having a desired voltage and frequency, and drives the electric motor 2 with the output. The inverter 1 includes a main circuit in which power devices are bridge-connected, and each power device is ON / OFF controlled by a gate signal from the control unit 3. A speed detector 4 is attached to the electric motor 2, and this output is given to the control unit 3 as a speed feedback signal. Further, a current detector 5 is provided on the output side of the inverter 1, and this output is also given to the control unit 3 as a current feedback signal. Hereinafter, an internal configuration of the control unit 3 will be described.

外部から与えられた速度基準は、速度モデル演算器31に与えられる。この速度モデル演算器31の出力と前述の速度帰還信号及び外部から与えられる速度補正信号が速度制御器32の入力となる。速度制御器32においてはこれらの信号を演算制御し、その出力をトルク基準としてベクトル制御器33に与える。ベクトル制御器33は、予め設定された磁束基準信号を用いて上記トルク基準を磁束軸電流基準とトルク軸電流基準に分解する。   The speed reference given from the outside is given to the speed model calculator 31. The output of the speed model calculator 31, the speed feedback signal and the speed correction signal given from outside are input to the speed controller 32. The speed controller 32 controls and controls these signals, and provides the output to the vector controller 33 as a torque reference. The vector controller 33 decomposes the torque reference into a magnetic flux axis current reference and a torque axis current reference using a preset magnetic flux reference signal.

トルク軸電流基準は、前述の電流帰還信号を3相−2相変換器34で変換して得られたトルク帰還電流と比較され、トルク軸電流制御器35はその偏差を演算して電流制御を行う。また同様に、磁束軸電流基準は、電流帰還信号を3相−2相変換器34で変換して得られた磁束帰還電流と比較され、磁束電流制御器36はその偏差を演算して電流制御を行う。トルク軸電流制御器35及び磁束電流制御器36の出力は夫々トルク軸電圧基準、磁束軸電圧基準となるが、これらは3相電圧基準発生器37に入力され、ここで各相の電圧基準に変換されてPWM回路38に与えられる。PWM回路38は所定のキャリア信号で各相の電圧基準を変調してインバータ1のパワーデバイスに与えるゲート信号を出力する。   The torque shaft current reference is compared with the torque feedback current obtained by converting the current feedback signal by the three-phase to two-phase converter 34, and the torque shaft current controller 35 calculates the deviation to control the current. Do. Similarly, the magnetic flux axis current reference is compared with the magnetic flux feedback current obtained by converting the current feedback signal by the three-phase to two-phase converter 34, and the magnetic flux current controller 36 calculates the deviation to control the current. I do. The outputs of the torque axis current controller 35 and the magnetic flux current controller 36 are the torque axis voltage reference and the flux axis voltage reference, respectively, which are input to the three-phase voltage reference generator 37, where the voltage reference for each phase is used as the voltage reference for each phase. The converted signal is supplied to the PWM circuit 38. The PWM circuit 38 modulates the voltage reference of each phase with a predetermined carrier signal and outputs a gate signal to be applied to the power device of the inverter 1.

また、電動機2が誘導電動機の場合、トルク軸電流基準と磁束基準からすべり演算器39によって電動機2のすべり周波数を演算し、この演算結果と速度帰還信号とを加算してインバータ出力周波数を求め、これを積分器40で積分してインバータ1の出力位相基準を求めている。この出力位相基準は前述の3相−2相変換器34及び3相電圧基準発生器37の変換位相基準となる。尚、電動機2が同期電動機の場合は電動機2のすべり周波数はゼロとなるので上記のすべり周波数演算は省略できる。   When the motor 2 is an induction motor, the slip frequency of the motor 2 is calculated by the slip calculator 39 from the torque axis current reference and the magnetic flux reference, and the inverter output frequency is obtained by adding the calculation result and the speed feedback signal. This is integrated by the integrator 40 to obtain the output phase reference of the inverter 1. This output phase reference becomes the conversion phase reference of the above-described three-phase to two-phase converter 34 and three-phase voltage reference generator 37. When the motor 2 is a synchronous motor, the slip frequency of the motor 2 is zero, so that the above slip frequency calculation can be omitted.

速度モデル演算器31及び速度制御器32の内部構成を図1(b)に示す。速度基準は速度モデル演算器31のPI制御器311に与えられ、その出力は電動機2の負荷の慣性モーメントJを持つ積分回路312を介してPI制御器31の入力に負帰還される。そして、積分回路312の出力は擬似微分回路313を介して積分回路312の入力側に負帰還される。この積分回路312の出力が速度モデル信号、そして積分回路312の入力がトルク基準1となる。 The internal configuration of the speed model calculator 31 and the speed controller 32 is shown in FIG. The speed reference is supplied to the PI controller 311 of the speed model calculator 31, and the output is negatively fed back to the input of the PI controller 31 via the integration circuit 312 having the inertia moment J of the load of the electric motor 2. The output of the integration circuit 312 is negatively fed back to the input side of the integration circuit 312 via the pseudo differentiation circuit 313. The output of the integration circuit 312 is the speed model signal, and the input of the integration circuit 312 is the torque reference 1.

上記の速度モデル信号は、速度制御部32の内部において外部から与えられる速度補正信号に加算され、この補正された速度モデル信号から上記速度帰還信号が減算され、この偏差をPI制御器321でPI制御する。そして、速度帰還信号は擬似微分回路322に与えられ、この擬似微分回路322の出力はPI制御器321の出力から減算され、この減算された出力に前述のトルク基準1が加算され、結果としてベクトル制御器33の入力となるトルク基準が得られる。   The speed model signal is added to a speed correction signal supplied from the outside inside the speed control unit 32, the speed feedback signal is subtracted from the corrected speed model signal, and the deviation is calculated by the PI controller 321. Control. The speed feedback signal is supplied to the pseudo-differential circuit 322, and the output of the pseudo-differential circuit 322 is subtracted from the output of the PI controller 321, and the torque reference 1 is added to the subtracted output, resulting in a vector. A torque reference that is input to the controller 33 is obtained.

以上の構成における作用効果について以下に説明する。   The effect in the above structure is demonstrated below.

速度モデル演算器31の入力は、速度基準と速度モデルの偏差であり、これをPI制御して得られるトルク基準1は、電動機2が加減速に必要なトルク分を表している。そして、このトルク基準1乃至速度モデルは、PI制御器311の出力から速度モデルを擬似微分した量が減算されているので、この擬似微分量だけ信号が遅れ、信号の変化に対するオーバーシュートを抑えられるようになっている。そして、積分回路313で使用される慣性モーメントJとして、電動機2の回転子と負荷の合計の慣性モーメントを使用すれば、速度モデル演算器31の出力である速度モデルは、擬似微分量だけ信号が遅れた電動機2の推定速度を表すことになる。尚、擬似微分回路とは、高周波域でそのゲインが無限大とはならない所謂不完全微分回路を意味している。   The input of the speed model calculator 31 is the deviation between the speed reference and the speed model, and the torque reference 1 obtained by PI control of this represents the torque required for the motor 2 to accelerate and decelerate. In the torque reference 1 to speed model, since the amount obtained by pseudo-differentiating the speed model is subtracted from the output of the PI controller 311, the signal is delayed by this pseudo-differential amount, and overshoot for the change in signal can be suppressed. It is like that. If the total moment of inertia of the rotor of the motor 2 and the load is used as the moment of inertia J used in the integration circuit 313, the speed model that is the output of the speed model calculator 31 has a signal corresponding to the pseudo differential amount. This represents the estimated speed of the delayed electric motor 2. The pseudo-differential circuit means a so-called incomplete differential circuit whose gain is not infinite in the high frequency range.

上記の速度モデルに外部から与えられる速度補正信号を加算した補正速度モデルと速度帰還信号との偏差を速度制御器32内のPI制御器321でPI制御し、その出力に上記トルク基準1を加算することによりベクトル制御器33の入力となるトルク基準を得る。尚、擬似微分回路322は、速度モデル演算器31で用いた擬似微分回路312と同様の動作を行い、擬似微分量だけ出力信号が遅れるが、入力信号の変化に対する出力のオーバーシュートを抑制する。   The PI controller 321 in the speed controller 32 performs PI control on the deviation between the corrected speed model obtained by adding the speed correction signal given from the outside to the speed model and the speed feedback signal, and the torque reference 1 is added to the output. As a result, a torque reference as an input to the vector controller 33 is obtained. The pseudo-differential circuit 322 performs the same operation as the pseudo-differential circuit 312 used in the speed model computing unit 31, and the output signal is delayed by the pseudo-differential amount, but the output overshoot with respect to the change of the input signal is suppressed.

以上のような動作において、擬似微分回路313、322などの各制御要素の制御パラメータを適切に選定することにより、全体の速度基準に対しては比較的遅い応答で動作し、速度補正に対してはそれよりも速い応答で動作する電力変換装置を実現することができる。尚、図1(b)に示した各制御要素においては、ゲイン定数の図示を省略している。   In the operation as described above, by appropriately selecting the control parameters of the control elements such as the pseudo-differential circuits 313 and 322, it operates with a relatively slow response with respect to the overall speed reference, and for speed correction. Can realize a power converter that operates with a faster response. In addition, in each control element shown in FIG.1 (b), illustration of a gain constant is abbreviate | omitted.

この電力変換装置を実際のプロセスラインに適用したときのシステム構成図を図2に示す。図2において、プロセスラインを構成するスタンド6A、6B及び6Cは夫々電動機2A、2B及び2Cによって駆動され、電動機2A、2B及び2Cは、制御部3A、3B及び3Cによって夫々制御されたインバータ1A、1B及び1Cによって駆動されている。プロセスラインの共通の速度基準は制御部3A、3B及び3Cの夫々の速度モデル演算部に与えられ、各スタンド6A、6B及び6C固有の速度補正は制御部3A、3B及び3Cの夫々の速度制御器に直接与えられる。   FIG. 2 shows a system configuration diagram when this power conversion apparatus is applied to an actual process line. In FIG. 2, stands 6A, 6B and 6C constituting the process line are driven by electric motors 2A, 2B and 2C, respectively, and electric motors 2A, 2B and 2C are respectively controlled by inverters 1A, 3A, 3B and 3C controlled by control units 3A, 3B and 3C. Driven by 1B and 1C. A common speed reference of the process line is given to the respective speed model calculation units of the control units 3A, 3B, and 3C, and the speed correction unique to each stand 6A, 6B, and 6C is the speed control of each of the control units 3A, 3B, and 3C. Given directly to the vessel.

この図2の構成により、速度基準に対しては、速度モデルの制御定数で決まる遅い応答で動作し、速度補正に対しては上記速度モデルの応答遅れをバイパスしたより速い応答で動作するような電力変換装置が実現可能となる。   With the configuration of FIG. 2, the speed reference operates with a slow response determined by the control constant of the speed model, and the speed correction operates with a faster response bypassing the response delay of the speed model. A power converter can be realized.

尚、この図2において、スタンド6A、6B及び6Cに適用される電力変換装置は全て図1に示した本発明の電力変換装置であるものとしたが、必ずしも全てがそうなっている必要はない。例えば、速度応答の比較的遅い電力変換装置で構成された既設のプロセスラインの特定の一部のスタンドに速い応答の速度補正が必要となったときなどは、その特定の一部のスタンドのみに図1に示した本発明の電力変換装置を適用すれば良い。   In FIG. 2, the power converters applied to the stands 6A, 6B, and 6C are all the power converters according to the present invention shown in FIG. 1, but not all of them are necessarily required. . For example, when it is necessary to correct a fast response speed for a specific part of an existing process line composed of power converters with a relatively slow speed response, only the specific part of the stand is required. What is necessary is just to apply the power converter device of this invention shown in FIG.

以上の本発明の実施例1については、図1に示したように電動機2には速度検出器4が取り付けられ、この速度検出器4の速度帰還信号によって所謂ベクトル制御を行う例を説明したが、速度検出器4が無い場合においても演算によって速度を推定することが可能であり、この場合、所謂センサレスベクトル制御を行うことができるのは明らかである。   In the first embodiment of the present invention described above, the speed detector 4 is attached to the electric motor 2 as shown in FIG. 1 and so-called vector control is performed by the speed feedback signal of the speed detector 4. Even in the absence of the speed detector 4, it is possible to estimate the speed by calculation. In this case, it is obvious that so-called sensorless vector control can be performed.

図3は本発明の実施例2に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図である。この実施例2の各部について、図1(b)の実施例1に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例2が実施例1と異なる点は、速度制御部32Aの擬似微分回路322の入力に速度モデルを減算する減算器323を追加した点である。   FIG. 3 is a block configuration diagram of a speed model calculation unit and a speed control unit of the power conversion apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same parts as those in the block configuration diagram of the speed model calculation unit and the speed control unit of the power conversion apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. To do. The second embodiment is different from the first embodiment in that a subtracter 323 for subtracting the speed model is added to the input of the pseudo-differential circuit 322 of the speed control unit 32A.

図1(b)に示した速度制御部32の制御特性は、前述したとおり擬似微分回路322の制御定数で決まる遅れ要素を有している。従ってこの遅れ要素を、擬似微分回路322が持つオーバーシュート抑制の機能を生かした状態で補償するためには、速度モデルを擬似微分回路322と同一の制御定数を有する擬似微分回路に与えてその出力を擬似微分回路322の出力に加算して補償すれば良い。これは即ち、擬似微分回路322の入力側で速度モデルを減算するのと同一となるので、図3に示した結局速度制御部32Aを採用することによってこれを実現することが可能となる。   The control characteristic of the speed control unit 32 shown in FIG. 1B has a delay element determined by the control constant of the pseudo-differential circuit 322 as described above. Therefore, in order to compensate for this delay element in a state in which the function of overshoot suppression of the pseudo-differential circuit 322 is utilized, the speed model is given to the pseudo-differential circuit having the same control constant as that of the pseudo-differential circuit 322, and its output May be added to the output of the pseudo-differential circuit 322 to compensate. That is, this is the same as subtracting the speed model on the input side of the pseudo-differential circuit 322. Therefore, it is possible to realize this by adopting the speed control unit 32A shown in FIG.

この実施例2によれば、擬似微分回路322の制御遅れを補償するようにしたので、加減速時の速度偏差を低減することが可能となる。   According to the second embodiment, since the control delay of the pseudo-differential circuit 322 is compensated, the speed deviation during acceleration / deceleration can be reduced.

図4は本発明の実施例3に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図である。この実施例3の各部について、図3の実施例2に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例3が実施例2と異なる点は、速度制御部32Bにおいて、速度モデルをフィルタ324を介して減算器323に与えるように構成した点である。   FIG. 4 is a block configuration diagram of a speed model calculation unit and a speed control unit of the power conversion apparatus according to the third embodiment of the present invention. About each part of this Example 3, the part same as each part of the block block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter which concerns on Example 2 of FIG. 3 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The third embodiment is different from the second embodiment in that the speed control unit 32B is configured to provide the speed model to the subtracter 323 via the filter 324.

フィルタ324は高周波成分をカットするので、このフィルタ324を介して上述した擬似微分回路322の制御遅れを補償すれば、ノイズ等に対し安定した制御特性を得ることができる。   Since the filter 324 cuts high-frequency components, stable control characteristics against noise or the like can be obtained by compensating for the control delay of the pseudo-differential circuit 322 described above via the filter 324.

図5は本発明の実施例4に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図である。この実施例4の各部について、図1(b)の実施例1に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例4が実施例1と異なる点は、速度制御部32C内に、速度モデルと速度帰還信号の差を演算する減算器325を設け、この減算器325の出力をフィルタ326を介してトルク基準に加算するように構成した点である。   FIG. 5 is a block configuration diagram of a speed model calculation unit and a speed control unit of the power conversion apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in the block configuration diagram of the speed model calculation unit and the speed control unit of the power conversion device according to the first embodiment of FIG. To do. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that a subtracter 325 for calculating the difference between the speed model and the speed feedback signal is provided in the speed control unit 32C, and the output of the subtractor 325 is torqued via the filter 326. It is the point which comprised so that it might add to a reference | standard.

速度モデルは、機械系の共振による軸振動などを考慮しない理想的な推定速度を表しており、この速度モデルと実際の速度帰還信号との偏差によってトルク基準を補正するようにすれば、機械系の共振による振動などを抑制するように動作する。尚、フィルタ326によって高調波分を除去し、制御の安定化を図っている。   The speed model represents an ideal estimated speed that does not consider shaft vibration due to mechanical resonance, etc. If the torque reference is corrected by the deviation between this speed model and the actual speed feedback signal, the mechanical system It operates to suppress vibrations caused by resonance. Note that harmonic components are removed by the filter 326 to stabilize the control.

図6は本発明の実施例5に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図である。この実施例5の各部について、図5の実施例4に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。この実施例5が実施例4と異なる点は、速度制御部32D内のフィルタ326の入力部に微分回路327を設ける構成とした点である。   FIG. 6 is a block configuration diagram of a speed model calculation unit and a speed control unit of the power conversion apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. About each part of this Example 5, the same part as each part of the block block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter which concerns on Example 4 of FIG. 5 is shown with the same code | symbol, and the description is abbreviate | omitted. The fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that a differentiating circuit 327 is provided at the input portion of the filter 326 in the speed control unit 32D.

この実施例5によれば、微分回路327の効果により、軸振動に対する応答を速くしてより強力に機械系の共振による振動などを抑制することが可能になる。   According to the fifth embodiment, the effect of the differentiating circuit 327 makes it possible to speed up the response to the shaft vibration and more strongly suppress the vibration caused by the resonance of the mechanical system.

本発明の実施例1に係る電力変換装置のブロック構成図。The block block diagram of the power converter device which concerns on Example 1 of this invention. 実施例1の電力変換装置を実際のプロセスラインに適用したときのシステム構成図。The system block diagram when the power converter device of Example 1 is applied to an actual process line. 本発明の実施例2に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図。The block block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter device which concern on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図。The block block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter device which concern on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図。The block block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter device which concern on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る電力変換装置の速度モデル演算部及び速度制御部のブロック構成図。The block diagram of the speed model calculating part and speed control part of the power converter device which concerns on Example 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、1A、1B、1C インバータ
2、2A、2B、2C 電動機
3、3A、3B、3C 制御部
4 速度センサ
5 電流検出器
6 電流制御器
31 速度モデル演算器
311 PI制御器
312 擬似微分回路
313 積分器
32、32A、32B、32C、32D 速度制御部
321 PI制御器
322 擬似微分回路
323 減算器
324 フィルタ
325 減算器
326 フィルタ
327 微分回路
33 ベクトル演算器
34 3相−2相電流変換器
35 トルク電流制御器
36 磁束電流制御器
37 3相電圧基準変換器
38 PWM制御回路
39 すべり演算器
40 積分器


1, 1A, 1B, 1C Inverter 2, 2A, 2B, 2C Electric motor 3, 3A, 3B, 3C Controller 4 Speed sensor 5 Current detector 6 Current controller 31 Speed model calculator 311 PI controller 312 Pseudo-differential circuit 313 Integrator 32, 32A, 32B, 32C, 32D Speed control unit 321 PI controller 322 Pseudo-differential circuit 323 Subtractor 324 Filter 325 Subtractor 326 Filter 327 Differentiating circuit 33 Vector calculator 34 Three-phase to two-phase current converter 35 Torque Current controller 36 Magnetic flux current controller 37 Three-phase voltage reference converter 38 PWM control circuit 39 Slip calculator 40 Integrator


Claims (7)

直流を所望の交流に変換して電動機を駆動するインバータと、
前記インバータのパワーデバイスにゲート信号を与える制御部と、
前記インバータの出力電流を検出する電流検出手段と、
前記電動機の速度を直接または間接的に検出する速度検出手段と
から構成され、
前記制御部は、
外部から与えられる速度基準を入力として加減速用トルク基準と速度モデルを演算する速度モデル演算部と、
前記速度モデルと外部から与えられる速度補正指令と前記速度検出手段から得られる速度帰還信号を入力とし、その出力に前記加減速用トルク基準を加算してトルク基準を出力する速度制御部と、
前記トルク基準と前記電流検出手段で検出された電流に基づいて前記電動機の励磁軸とトルク軸の電流を独立して制御するベクトル制御またはセンサレスベクトル制御手段と
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
An inverter that drives a motor by converting direct current to desired alternating current;
A control unit for providing a gate signal to the power device of the inverter;
Current detection means for detecting an output current of the inverter;
A speed detecting means for directly or indirectly detecting the speed of the electric motor;
The controller is
A speed model calculation unit that calculates a speed reference and a speed reference for acceleration / deceleration using a speed reference given from the outside,
A speed control unit that inputs the speed model and a speed correction command given from the outside and a speed feedback signal obtained from the speed detection means, adds the acceleration / deceleration torque reference to the output thereof, and outputs a torque reference;
Power conversion comprising: vector control or sensorless vector control means for independently controlling currents of the excitation shaft and the torque shaft of the electric motor based on the torque reference and the current detected by the current detection means apparatus.
前記速度制御部は、
前記速度モデルと前記速度補正指令との加算値と、前記速度帰還信号の偏差をPI制御器でPI制御し、
前記PI制御器の出力から、前記速度帰還信号を入力とした擬似微分回路の出力を減算してその出力を得るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The speed controller is
PI control is performed by the PI controller for the difference between the speed model and the speed correction command and the deviation of the speed feedback signal;
The power converter according to claim 1, wherein an output of the pseudo-differential circuit having the speed feedback signal as an input is subtracted from the output of the PI controller to obtain the output.
前記速度制御部は、
前記速度モデルと前記速度補正指令との加算値と、前記速度帰還信号の偏差をPI制御器でPI制御し、
前記PI制御器の出力から、前記速度帰還信号と前記速度モデルの偏差を入力とした擬似微分回路の出力を減算してその出力を得るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The speed controller is
PI control is performed by the PI controller for the difference between the speed model and the speed correction command and the deviation of the speed feedback signal;
2. The power according to claim 1, wherein the output of the pseudo-differential circuit that receives the deviation between the speed feedback signal and the speed model is subtracted from the output of the PI controller to obtain the output. Conversion device.
前記速度制御部は、
前記速度基準と前記速度補正指令との加算値と、前記速度帰還信号の偏差をPI制御器でPI制御し、
前記PI制御器の出力から、前記速度帰還信号と前記速度モデルをフィルタ処理した信号の偏差を入力とした擬似微分回路の出力を減算してその出力を得るようにしたことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
The speed controller is
PI control is performed on the sum of the speed reference and the speed correction command and the deviation of the speed feedback signal with a PI controller;
The output of the pseudo-differential circuit that receives the deviation between the speed feedback signal and the signal obtained by filtering the speed model is subtracted from the output of the PI controller to obtain the output. The power converter according to 1.
前記速度モデルと前記速度帰還信号の偏差を入力とするフィルタ回路の出力を前記速度制御部の出力に加算するようにしたことを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載の電力変換装置。   The output of the filter circuit which inputs the deviation between the speed model and the speed feedback signal is added to the output of the speed control unit. Power converter. 前記フィルタ回路の入力に微分回路を設けたことを特徴とする請求項5に記載の電力変換装置。   The power converter according to claim 5, wherein a differential circuit is provided at an input of the filter circuit. 前記速度モデル演算部は、
前記速度基準と前記速度モデルとの偏差をPI制御器でPI制御し、
前記PI制御器の出力から、前記速度モデルを入力とした擬似微分回路の出力を減算して加減速用トルク基準を得、
前記速度モデルは、前記加減速用トルク基準に前記電動機及びその負荷の慣性モーメントを有する積分回路を乗算して得るようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電力変換装置。
The speed model calculation unit includes:
The PI controller controls the deviation between the speed reference and the speed model,
Acceleration / deceleration torque reference is obtained by subtracting the output of the pseudo-differential circuit having the speed model as an input from the output of the PI controller,
7. The speed model according to claim 1, wherein the speed model is obtained by multiplying the acceleration / deceleration torque reference by an integration circuit having an inertia moment of the motor and its load. The power converter described.
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