JP4701627B2 - Electric motor control device - Google Patents

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本発明は、原動機を動力源とし、発電機と半導体電力変換装置を用いて電動機を可変速制御する電動機制御装置に関する。   The present invention relates to an electric motor control device that uses a prime mover as a power source and performs variable speed control of an electric motor using a generator and a semiconductor power conversion device.

従来、半導体電力変換器を用いて電動機を可変速制御する際に、通常の負荷を超える過負荷に対する機器を保護する場合、電力変換器の出力電圧と出力電流、即ち電動機の電圧と電流、又は電動機の電圧とトルクを所定値に制限することで達成されている。
これは、一般には電動機の電圧やトルクを制限すれば電源から入力される入力電力も所定値に制限され、直接的に入力電力を制限する必要がないためと考えられる。この理由について次に説明する。
Conventionally, when variable speed control of an electric motor using a semiconductor power converter, when protecting equipment against an overload exceeding a normal load, the output voltage and output current of the power converter, that is, the voltage and current of the electric motor, or This is achieved by limiting the voltage and torque of the motor to predetermined values.
This is probably because if the voltage or torque of the motor is limited, the input power input from the power source is also limited to a predetermined value, and it is not necessary to limit the input power directly. The reason for this will be described next.

半導体電力変換器を用いて電動機を可変速制御する場合、回転速度に対する電動機の端子電圧や出力可能な最大トルクなどの関係は、一般には図10と図11に示す特性となる。ここで、実線は連続定格の特性を、破線は短時間定格(例えば1分間)の過負荷特性を示す。下記にこれらの特性についての補足説明を行う。なお、説明の便宜上、連続定格のトルクと出力を100%、短時間過負荷のトルクと出力を200%として記述する。   When variable speed control of an electric motor is performed using a semiconductor power converter, the relationship between the motor terminal voltage and the maximum torque that can be output with respect to the rotational speed generally has the characteristics shown in FIGS. Here, a solid line indicates a continuous rating characteristic, and a broken line indicates a short-time rating (for example, 1 minute) overload characteristic. Below is a supplementary explanation of these characteristics. For convenience of description, continuous rated torque and output are described as 100%, and short-time overload torque and output are described as 200%.

電動機の磁束は、磁気飽和に至る限界近くの値に一定に制御するのが望ましく、これにより磁束を最大限に高めて電動機を小形化することができる。電動機の端子電圧は、磁束と速度の関連関係にほぼ比例するので、磁束が一定であるとすると回転速度と端子電圧はほぼ比例する。
電動機の端子電圧が定格電圧になるときの回転速度のNbは基底速度と呼ばれ、電力変換器の出力可能な最大電圧は上記定格電圧に一致させるか、それより数%乃至は10%程度高めに設計するのが一般的である。基底回転速度を基底速度より高める場合には、磁束を回転速度にほぼ反比例させて弱めることによって、端子電圧をほぼ一定に制御する。この制御は、弱め磁束制御とか弱め界磁制御と呼ばれている。その結果、電動機の端子電圧と磁束の特性は図10のようになる。
The magnetic flux of the electric motor is desirably controlled to a value close to the limit that leads to magnetic saturation, so that the magnetic flux can be maximized to reduce the size of the electric motor. Since the terminal voltage of the electric motor is almost proportional to the relation between the magnetic flux and the speed, if the magnetic flux is constant, the rotational speed and the terminal voltage are almost proportional.
The rotational speed Nb when the terminal voltage of the motor reaches the rated voltage is called the base speed, and the maximum voltage that can be output by the power converter is equal to the rated voltage or higher by several% to 10%. It is common to design. When the base rotational speed is increased from the base speed, the terminal voltage is controlled to be substantially constant by weakening the magnetic flux in inverse proportion to the rotational speed. This control is called field-weakening control or field-weakening control. As a result, the terminal voltage and magnetic flux characteristics of the motor are as shown in FIG.

電動機の磁束をベクトルとして捉えると、電動機のトルクは磁束とこれに直交する電流成分の積に比例する。なお、この電流成分は、交流電動機の場合にはトルク電流と呼ばれている。交流電動機のベクトル制御では、トルクはトルク電流を変えて制御される。電動機の出力はトルクと回転速度の積に比例する。その結果、回転速度に対するトルクと電動機出力の特性は図11のようになる。同図に示すように、電動機の出力は基底速度Nbまでは回転速度に比例し、基底速度Nb以上では一定に制御される。   If the magnetic flux of the electric motor is regarded as a vector, the torque of the electric motor is proportional to the product of the magnetic flux and a current component orthogonal thereto. This current component is called a torque current in the case of an AC motor. In AC motor vector control, torque is controlled by changing torque current. The output of the motor is proportional to the product of torque and rotational speed. As a result, the torque and motor output characteristics with respect to the rotational speed are as shown in FIG. As shown in the figure, the output of the motor is proportional to the rotational speed up to the base speed Nb, and is controlled to be constant above the base speed Nb.

電源電圧が所定の値より低下すると電力変換器が出力できる最大電圧が低下するため、所望した電圧を出力できずに、出力電圧が方形波状に歪んで異常な振動や騒音を生じることがある。この課題は電力変換器が出力できる最大電圧を予め高めに設計すればよいが、電力変換器が大型化かつ高価になる欠点がある。これを解決する方法として、例えば、特許文献1や特許文献2の技術内容が提案されている。文献1,2の特許で提案されている方法では手段は異なるが、結果として高速時に電動機の磁束をより弱めて、電動機の端子電圧を低下させる点で一致する。   When the power supply voltage falls below a predetermined value, the maximum voltage that can be outputted by the power converter is lowered. Therefore, the desired voltage cannot be outputted, and the output voltage may be distorted in a square wave shape to cause abnormal vibration and noise. This problem may be designed in advance so that the maximum voltage that can be output by the power converter is high, but there is a disadvantage that the power converter becomes large and expensive. As a method for solving this, for example, the technical contents of Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed. Although the means are different in the methods proposed in the patent documents 1 and 2, they coincide in that the terminal voltage of the motor is lowered as a result of weakening the magnetic flux of the motor at high speed.

この場合の特性例を図12と図13に示す。ここでは、簡単のため短時間定格時の場合のみを記載してあり、破線は最大200%トルク、200%出力の特性を表し、太い実線は電源電圧が低下した場合の特性を表す。図12に示すように、電源電圧が所定値より低下した場合のみ、端子電圧の実効値を低下させ、出力電圧が方形波に歪むという欠点を解決する。この結果、電動機の出力は図13の太線のようになり、出力の上限が低下する。即ち、電源電圧が低下すると電動機の出力の上限も低下するので、電力変換器の入力電流が過大になって電源が異常な過負荷状態になることも回避することができる。   Examples of characteristics in this case are shown in FIGS. Here, for the sake of simplicity, only the case of short-time rating is shown, the broken line represents the maximum 200% torque and 200% output characteristics, and the thick solid line represents the characteristics when the power supply voltage decreases. As shown in FIG. 12, only when the power supply voltage falls below a predetermined value, the effective value of the terminal voltage is lowered, and the disadvantage that the output voltage is distorted into a square wave is solved. As a result, the output of the electric motor becomes like the thick line in FIG. 13, and the upper limit of the output decreases. That is, when the power supply voltage decreases, the upper limit of the output of the electric motor also decreases, so that it is possible to avoid an excessive overload state due to an excessive input current of the power converter.

図14は、従来の原動機を動力源とする場合の電動機の可変速装置の構成を示すブロック図である。但し、原動機とは、例えば車のエンジンのような部分をいい、敢えて定義づけると、自然界に存在する様々のエネルギーを往復動運動や回転運動のような機械的仕事に変え、動力を発生する機械と言える。
このような原動機1に結合された発電機2によって、原動機1の動力に応じた交流電力を発生させ、この交流電力を整流器(直流電源)3で整流して直流電力に変換する。この直流電力をインバータ4で正弦波などによる交流信号に変換しながら交流電動機5を駆動制御するようになっている。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a variable speed device for an electric motor when a conventional prime mover is used as a power source. However, the prime mover is a part such as a car engine. For example, a prime mover is a machine that generates power by changing various energy existing in nature into mechanical work such as reciprocating motion and rotational motion. It can be said.
The generator 2 coupled to the prime mover 1 generates AC power corresponding to the power of the prime mover 1, and the AC power is rectified by a rectifier (DC power supply) 3 and converted to DC power. The AC motor 5 is driven and controlled while the DC power is converted into an AC signal such as a sine wave by the inverter 4.

ところで、低速時に大トルクを必要とする用途があり、その一例として砕氷船電気推進がある。図15と図16に砕氷船電気推進の特性例を示す。実線は連続定格、破線は短時間定格の過負荷特性である。これらの特性は、上記の図10と図11の場合と異なり、基底速度Nb以下でのみ短時間過負荷が必要となる場合である。砕氷船では、砕氷時に大きなトルクが必要となるが、高速回転ではアイストルクの特性から砕氷できず、中速回転以下で砕氷を行うことに対応したトルク特性となっている。   By the way, there is an application that requires a large torque at a low speed, and an ice propulsion ship electric propulsion is one example. FIG. 15 and FIG. 16 show examples of characteristics of electric propulsion for icebreakers. The solid line is the continuous rating and the broken line is the short-time rated overload characteristics. These characteristics are different from the case of FIG. 10 and FIG. 11 described above, in which a short-time overload is required only at a base speed Nb or less. The icebreaker requires a large torque during icebreaking, but it cannot be crushed due to the characteristics of ice torque at high speed rotation, and has torque characteristics corresponding to breaking ice at medium speed or less.

特記すべきことは、短時間過負荷トルクが上記の基底速度Nbから回転速度に反比例して増加していることである。この場合、トルクの上限は200%であるが、前述したように電動機の出力は、トルクと回転速度の積に比例するため、電動機の出力は連続定格である100%出力を超えず、これに対応して原動機や発電機の出力も連続定格を超えることはない。このことにより、原動機と発電機には過負荷特性は必要なく、原動機と発電機を小形化することができる。
特開平5−260762号公報 特開平10−164883号公報
It should be noted that the short-time overload torque increases in inverse proportion to the rotational speed from the base speed Nb. In this case, although the upper limit of the torque is 200%, as described above, the output of the motor is proportional to the product of the torque and the rotational speed, so the output of the motor does not exceed the 100% output that is the continuous rating. Correspondingly, the output of the prime mover and generator will not exceed the continuous rating. As a result, the prime mover and the generator do not need overload characteristics, and the prime mover and the generator can be miniaturized.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-260762 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-164883

ところで、従来の電動機制御装置においては、原動機1の回転速度が所定値より低下すると、これに対応して発電機2の電圧も低下する。或いは、急激な負荷の変動があると少なからず発電機2の電圧が過渡的に低下する。上記特許文献1や特許文献2で提案されている方法では、発電機2の電圧が所定値より低下した場合にのみ、電動機5の端子電圧の上限を低下させることにより、インバータの出力電圧が方形波状に歪む欠点を解決することができる。   By the way, in the conventional motor control device, when the rotational speed of the prime mover 1 falls below a predetermined value, the voltage of the generator 2 also falls accordingly. Alternatively, when there is a sudden load fluctuation, the voltage of the generator 2 is lowered transiently. In the methods proposed in Patent Document 1 and Patent Document 2, the output voltage of the inverter is square by reducing the upper limit of the terminal voltage of the electric motor 5 only when the voltage of the generator 2 drops below a predetermined value. It is possible to solve the drawbacks of undulating distortion.

しかし、図15と図16の特性を持つような用途、例えば砕氷船電気推進のように電動機5が低速時に大トルクを必要とする用途、言い換えれば、電動機5が基底速度Nb以下でのみ短時間過負荷特性が要求される用途では、原動機1の回転速度や発電機2の電圧が所定値より低下した場合に、原動機1や発電機2が過負荷になるという欠点は解決されない。つまり、電動機が低速時に大トルクを必要とする用途において、原動機1の回転速度や発電機2の電圧が所定値より低下した場合は、原動機1や発電機2が過負荷になるという問題がある。   However, applications having the characteristics shown in FIGS. 15 and 16, for example, applications where the motor 5 requires a large torque at a low speed, such as icebreaker electric propulsion, in other words, the motor 5 is short only when the motor speed is lower than the base speed Nb. In applications where overload characteristics are required, the disadvantage that the prime mover 1 and the generator 2 are overloaded when the rotational speed of the prime mover 1 and the voltage of the generator 2 are reduced below a predetermined value cannot be solved. In other words, in applications where the motor requires a large torque at a low speed, if the rotational speed of the prime mover 1 or the voltage of the generator 2 falls below a predetermined value, the prime mover 1 or the generator 2 is overloaded. .

この理由を、図17を参照して説明する。図17では簡単のため短時間定格時のトルクと出力特性のみを記載してあり、破線は通常の特性、太い実線は電源電圧が低下した場合の特性である。例えば、電源電圧が定格の80%電圧に低下した場合、従来の制御では前述した基底速度Nbの約80%速度から弱め磁束制御を行う。この場合、基底速度Nbの80%速度以上では80%出力以下に制限されるが、基底速度Nbの60%乃至は80%速度では100%出力となる。電源電圧が定格の80%で、出力が100%の場合、電源電流は定格の約125%となるので電源は過負荷状態となる。   The reason for this will be described with reference to FIG. In FIG. 17, only the torque and output characteristics at the time of short-time rating are shown for simplicity, the broken line is the normal characteristic, and the thick solid line is the characteristic when the power supply voltage is lowered. For example, when the power supply voltage drops to the rated 80% voltage, the conventional control performs the flux weakening control from about 80% of the base speed Nb described above. In this case, the output is limited to 80% or less at 80% or more of the base speed Nb, but is 100% at 60% or 80% of the base speed Nb. When the power supply voltage is 80% of the rating and the output is 100%, the power supply current is about 125% of the rating, and the power supply is overloaded.

一方、原動機1は定トルク特性に近い特性を有しており、原動機1の回転速度が下がれば出力の限界も低下する。従って、原動機1の回転速度に応じて出力も制限するのが望ましいが、従来の制御方法では、電動機5の出力、即ち原動機1の出力の上限を制限することができないので、出力が上限を所定値上回った場合、原動機1の回転速度が急激に失速して停止する。この原動機1の動作に応じて電動機5も急速に停止するので、電動機5が用いられている機器に支障を及ぼすこともあるという問題があった。   On the other hand, the prime mover 1 has a characteristic close to a constant torque characteristic, and if the rotational speed of the prime mover 1 decreases, the output limit also decreases. Therefore, it is desirable to limit the output in accordance with the rotational speed of the prime mover 1, but the conventional control method cannot restrict the output of the motor 5, that is, the upper limit of the output of the prime mover 1, so the output has a predetermined upper limit. When the value exceeds the value, the rotational speed of the prime mover 1 suddenly stalls and stops. Since the electric motor 5 is also rapidly stopped according to the operation of the prime mover 1, there is a problem in that it may interfere with a device in which the electric motor 5 is used.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電動機が低速時に大トルクを必要とする用途において、原動機の回転速度や発電機の電圧が所定値より低下した場合でも、原動機や発電機が過負荷になることを防止することができ、また、原動機の出力の上限を制限可能とすることにより当該原動機の急激な失速停止に応じた電動機の急速な停止を防止して電動機の適用機器への支障を無くすことができる電動機制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of such problems, and in applications where the motor requires a large torque at a low speed, even when the rotational speed of the prime mover or the voltage of the generator falls below a predetermined value, the prime mover or The generator can be prevented from being overloaded, and the upper limit of the output of the prime mover can be limited to prevent a rapid stop of the motor in response to a sudden stall stop of the prime mover. It is an object of the present invention to provide an electric motor control device that can eliminate an obstacle to applied equipment.

上記目的を達成するために、本発明の請求項1による電動機制御装置は、動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、前記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記原動機速度センサで検出した原動機回転速度を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記原動機速度センサで検出された動機回転速度を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段とを備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, an electric motor control apparatus according to claim 1 of the present invention includes a prime mover that is a power source, a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover, and the alternating current power of the generator. An electric motor speed sensor for detecting the rotational speed of the motor; and a rotational speed of the prime mover. An absolute value function device for calculating an absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, and an absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function device as a magnetic flux command source signal. in a divider for dividing, and means for calculating a composed magnetic flux command value in a multiplier for multiplying the rotation speed of the prime mover detected by the engine speed sensor to the output of該除adder, A speed regulator to which a deviation between the degree set value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input, an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator with a torque limit value, A divider for calculating a torque current command value by dividing a torque command value output from the upper limiter with an upper limit limited by the magnetic flux command value; and a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. a divider for dividing the first rotational speed that is determined to meet the specifications, by multiplying the rotation speed of the detected prime mover by said prime mover speed sensor to the output of該除adder calculates the torque limit value And a means for calculating a torque current command value constituted by a multiplier and a means for driving the power converter based on the magnetic flux command value and the torque current command value. .

この構成によれば、電動機のトルクの上限が当該電動機の速度に反比例し、かつ原動機の回転速度に比例して制限されるので、その原動機が過負荷になることを防止することができる。更に、電動機の磁束が当該電動機の回転速度に反比例し、かつ原動機の回転速度に比例して制御されるので、発電機の電圧低下に起因する電動機電圧の歪みを回避することができる。   According to this configuration, the upper limit of the torque of the electric motor is inversely proportional to the speed of the electric motor and limited in proportion to the rotational speed of the prime mover, so that the prime mover can be prevented from being overloaded. Furthermore, since the magnetic flux of the motor is inversely proportional to the rotational speed of the motor and controlled in proportion to the rotational speed of the prime mover, it is possible to avoid distortion of the motor voltage due to a voltage drop of the generator.

また、本発明の請求項2による電動機制御装置は、動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、前記原動機の発電電圧を検出して演算する発電電圧演算器と、前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段とを備えたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric motor control apparatus comprising: a prime mover that is a power source; a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover; and the alternating current power of the generator is converted to direct current power. In an electric motor control device having a power conversion device that converts the DC power into electric power for driving and controlling the electric motor, an electric motor speed sensor that detects a rotation speed of the electric motor, and a power generation voltage of the motor is detected and calculated. A generated voltage calculator, an absolute value function unit for calculating the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, and a magnetic flux command source signal divided by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit Means for calculating a magnetic flux command value, and a multiplier for multiplying the output of the divider by a value in which the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator is limited; A speed regulator to which a deviation between a constant value and a motor rotational speed detected by the motor speed sensor is input; an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator by a torque limit value; and the upper limit A divider that calculates a torque current command value by dividing a torque command value with a limited upper limit output from the limiter by the magnetic flux command value, and specifications of a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. A divider that divides the first rotational speed determined to satisfy, and the output of the divider is multiplied by a value that limits the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator, and the torque limit value is obtained. It means for calculating a composed torque current command value and the calculated multipliers, characterized in that a means for driving the power conversion device based on the magnetic flux command value and the torque current command value There.

この構成によれば、電動機のトルクの上限が当該電動機の速度に反比例し、かつ発電機の電圧に比例して制限されるので、その発電機が過負荷になることを防止することができる。更に、電動機の磁束が当該電動機の回転速度に反比例し、かつ発電機の電圧に比例して制御されるので、発電機の電圧低下に起因する電動機電圧の歪みを回避することができる。   According to this configuration, the upper limit of the torque of the electric motor is inversely proportional to the speed of the electric motor and limited in proportion to the voltage of the generator, so that the generator can be prevented from being overloaded. Further, since the magnetic flux of the electric motor is inversely proportional to the rotational speed of the electric motor and is controlled in proportion to the voltage of the generator, it is possible to avoid the distortion of the electric motor voltage due to the voltage drop of the generator.

また、本発明の請求項3による電動機制御装置は、動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、前記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、前記原動機の発電電圧を検出して演算する発電電圧演算器と、前記原動機速度センサで検出した原動機の回転速度と前記発電電圧演算器で演算された発電電圧の上限が制限された値とが入力され、各々のうち定格に対する比率が小さい値を選択する選択器と、前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記選択器で選択された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段とを備えたことを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an electric motor control apparatus comprising: a prime mover that is a power source; a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover; and the alternating current power of the generator is converted to direct current power. An electric motor control device having a power conversion device that converts the DC power into electric power for driving and controlling the electric motor, an electric motor speed sensor that detects the rotational speed of the electric motor, and a prime mover speed sensor that detects the rotational speed of the prime mover When the generated voltage calculator for calculating by detecting the generated voltage of the motor, the upper limit of the computed power generation voltage by the rotation speed and the generated voltage calculator of the prime mover detected by the engine speed sensor is limited value And a selector that selects a value having a small ratio to the rating, and an absolute value function unit that calculates the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor. A divider that divides the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, and the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator is limited to the output of the divider Means for calculating a magnetic flux command value composed of a multiplier for multiplying the value, a speed regulator for inputting a deviation between a speed setting value and the motor rotational speed detected by the motor speed sensor, and the speed regulator An upper limit limiter that limits the upper limit of the torque command value output from the torque limit value, and a torque command value that is limited from the upper limit output from the upper limiter is divided by the magnetic flux command value to calculate a torque current command value A divider that divides a first rotational speed determined to satisfy a specification of a device in which the electric motor is used by an absolute value of the electric motor rotational speed, and an output of the divider by the selector Selected Means for calculating a torque current command value comprising a multiplier for multiplying the calculated value to calculate the torque limit value, and means for driving the power converter based on the magnetic flux command value and the torque current command value It is characterized by having.

この構成によれば、原動機の回転速度と発電機の電圧の上限が制限された値との何れかの値の内、発電機の電圧の方が定格に対する比率が小さいとすると、発電機の電圧で電動機のトルクの上限が制限されるので、発電機の過負荷保護が優先され、結果的に原動機の過負荷も保護されることになる。つまり、原動機と発電機が過負荷になるのを防止することができる。
また、本発明の請求項4による電動機制御装置は、動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換する整流器と、この整流器で変換した直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換するインバータとを有する電動機制御装置において、前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、前記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、前記インバータの入力電圧を検出する電圧センサと、前記原動機速度センサで検出した原動機の回転速度と前記電圧センサで検出したインバータの入力電圧の上限が制限された値とが入力され、各々のうち定格に対する比率が小さい値を選択する選択器と、前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記電圧センサで検出した前記インバータの入力電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記選択器で選択された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記インバータを駆動する手段とを備えたことを特徴としている。
According to this configuration, among the value of either the value limit is restricted rotation speed and the generator voltage of the prime mover, the direction of the voltage of the generator to a small percentage of rated generator Since the upper limit of the torque of the motor is limited by the voltage, priority is given to the overload protection of the generator, and as a result, the overload of the prime mover is also protected. That is, the prime mover and the generator can be prevented from being overloaded.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a motor control apparatus comprising: a prime mover that is a power source; a generator that generates AC power according to the power of the prime mover; and a rectifier that converts the AC power of the generator into DC power . When the rotational speed of the at motor control apparatus having an inverter for converting the power to a DC power by converting drives and controls the motor with a rectifier, a motor speed sensor for detecting a rotational speed of the motor, before Kihara motivation a prime mover speed sensor for detecting a voltage sensor for detecting an input voltage of the inverter, the motor speed upper limitation value of the sensor in the rotation speed of the prime mover detected input voltage of the inverter detected by the voltage sensor And a selector that selects a value that has a small ratio to the rating, and an absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor. An absolute value function unit to calculate, a divider for dividing the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, and an output of the inverter detected by the voltage sensor at the output of the divider Means for calculating a magnetic flux command value composed of a multiplier for multiplying a value whose upper limit of the input voltage is limited, and a speed at which a deviation between the speed set value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input A controller, an upper limiter for limiting an upper limit of the torque command value output from the speed controller by a torque limit value, and a torque command value for which the upper limit is output from the upper limiter is divided by the magnetic flux command value. A divider that calculates a torque current command value, and a divider that divides the first rotational speed determined to satisfy the specifications of the device in which the electric motor is used by the absolute value of the electric motor rotational speed; Means for calculating a torque current command value constituted by a multiplier for calculating the torque limit value by multiplying an output of the divider by a value selected by the selector; the magnetic flux command value and the torque current command value And a means for driving the inverter based on the above.

この構成によれば、原動機の回転速度とインバータの入力電圧の上限が制限された値との何れかの値の内、例えばインバータの入力電圧の方が定格に対する比率が小さいとすると、インバータの入力電圧で電動機のトルクの上限が制限されるので、発電機の過負荷保護が優先され、結果的に原動機の過負荷も保護されることになる。つまり、原動機と発電機が過負荷になるのを防止することができる。 According to this configuration, among the value of either the value limit is restricted rotation speed and the inverter input voltage of the prime mover, for example, towards the inverter input voltage is a percentage of the rated small, the inverter Since the upper limit of the torque of the motor is limited by the input voltage, priority is given to the overload protection of the generator, and as a result, the overload of the prime mover is also protected. That is, the prime mover and the generator can be prevented from being overloaded.

また、本発明の請求項5による電動機制御装置は、請求項4において、前記選択器の出力側に、前記原動機の回転速度と前記インバータの入力電圧の上限が制限された値との内、各々の定格に対する比率が小さい方の値で、前記電動機のトルクの上限を制限する際に、この制限を行う値が減少した場合は大きな時定数で当該値を滑らかに低減させ、前記制限を行う値が増加した場合は小さな時定数で当該値を急激に変化させる時定数制御部を備えたことを特徴としている。 The electric motor control device according to claim 5 of the present invention, in claim 4, the output side of the selector, among the value limit is restricted input voltage of the rotational speed and the inverter of the prime mover, When the upper limit of the torque of the electric motor is limited with a smaller ratio with respect to each rating, if the value to be limited is reduced, the value is smoothly reduced with a large time constant, and the limitation is performed. A feature is that a time constant control unit is provided for rapidly changing the value with a small time constant when the value increases.

この構成によれば、原動機の回転速度及びインバータの入力電圧の上限が制限された値の何れかの値が減少した時には大きな時定数をもって値を滑らかに低減させ、このパラメータで電動機のトルクの上限を制限する。また、上限が制限された値が増加したときには小さな時定数で値を急激に変化させ、この値で電動機のトルクの上限を制限するようにした。つまり、トルクの制限値を低下させる場合に、所定の時限をとって制限値を低下させることにより、原動機又は発電機が許容できる所定の時間だけは所望するトルクを出力することができ、且つ原動機又は発電機の継続した過負荷を防止することができる。 According to this arrangement, when any of the values of the upper limit is restricted rotation speed Do及 beauty inverter input voltage of the prime mover is reduced by smoothly reducing the value with a large time constant, the torque of the motor in this parameter Limit the upper limit of. Also, when the value with the upper limit restricted increases, the value is changed rapidly with a small time constant, and the upper limit of the torque of the motor is restricted with this value. That is, when lowering the torque limit value, the desired value can be output only for a predetermined time that can be allowed by the prime mover or the generator by taking a predetermined time limit and reducing the limit value. Or the continuous overload of a generator can be prevented.

以上説明したように本発明によれば、電動機が低速時に大トルクを必要とする用途において、原動機の回転速度や発電機の電圧が所定値より低下した場合でも、原動機や発電機が過負荷になることを防止することができ、また、原動機の出力の上限を制限可能とすることにより当該原動機の急激な失速停止に応じた電動機の急速な停止を防止して電動機の適用機器への支障を無くすことができるという効果がある。   As described above, according to the present invention, in applications where the motor requires a large torque at a low speed, even when the rotational speed of the prime mover or the generator voltage drops below a predetermined value, the prime mover or the generator is overloaded. In addition, by making it possible to limit the upper limit of the output of the prime mover, it is possible to prevent a sudden stop of the motor in response to a sudden stall stop of the prime mover, thereby preventing troubles in the applicable equipment of the motor. There is an effect that it can be eliminated.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態においては、電力変換器に整流器3とインバータ4とを用い、電動機に誘導電動機5を、誘導電動機5の制御にベクトル制御を用いた場合を例にあげて説明する。なお、各種制御量は所定の値で基準化されており、各種の比例係数は省略してあるとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, parts corresponding to each other in all the drawings in this specification are denoted by the same reference numerals, and description of the overlapping parts will be omitted as appropriate.
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device according to a first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a case where the rectifier 3 and the inverter 4 are used as a power converter, the induction motor 5 is used as an electric motor, and vector control is used for controlling the induction motor 5 will be described as an example. It is assumed that various control amounts are standardized with predetermined values, and various proportional coefficients are omitted.

原動機1に結合された発電機2で交流電力を発生させ、これを整流器3で整流して直流電力に変換する。整流器3にはインバータ4が接続され、インバータ4で誘導電動機5を駆動する。
この構成は従来例と同様であるが、本実施の形態においては、誘導電動機5に、電流センサ6と、誘導電動機5の回転子に結合された速度センサ7とを接続しており、発電機2の回転子に速度センサ8を結合している。
AC power is generated by a generator 2 coupled to the prime mover 1, and this is rectified by a rectifier 3 and converted to DC power. An inverter 4 is connected to the rectifier 3, and the induction motor 5 is driven by the inverter 4.
This configuration is the same as that of the conventional example, but in the present embodiment, a current sensor 6 and a speed sensor 7 coupled to the rotor of the induction motor 5 are connected to the induction motor 5. The speed sensor 8 is coupled to the two rotors.

電動機制御装置100−1において、ω*は速度設定値(第2の回転速度)であり、この速度設定値ω*と速度センサ7で検出された速度ωとの偏差を速度調節器11で増幅する。速度調節器11の出力はトルク指令に相当し、その値は上限リミッタ12で上限がTLIM*(トルクの制限値)に制限される。この上限リミッタ12で制限された値がトルク指令値T*となる。T*を除算器13により誘導電動機5の磁束指令値Ψ*で割って、トルク電流指令値I*を演算する。 In the motor control device 100-1, ω * is a speed set value (second rotational speed), and the speed regulator 11 amplifies a deviation between the speed set value ω * and the speed ω detected by the speed sensor 7. To do. The output of the speed adjuster 11 corresponds to a torque command, and the upper limit of the value is limited to T LIM * (torque limit value). The value limited by the upper limiter 12 is the torque command value T *. The torque current command value I T * is calculated by dividing T * by the magnetic flux command value Ψ * of the induction motor 5 by the divider 13.

一方、磁束指令値Ψ*の元信号Ψ**を除算器14により速度ωの絶対値ωABSで割り、この割算で得られた値に乗算器15で原動機1の回転速度ωを掛け、この出力を上限リミッタ16で制限して磁束指令値Ψ*を求める。
誘導電動機5の回転速度ωの絶対値ωABSは、絶対値関数器18によって速度センサ7からの誘導電動機5の回転速度ωの絶対値を求め、この値を下限リミッタ19で下限値を制限することによって得られる。この下限リミッタ19は、除算器14と除算器20の演算においてオーバーフローを起こさないために設けられている。
On the other hand, the original signal Ψ ** of the magnetic flux command value Ψ * is divided by the divider 14 by the absolute value ω ABS of the speed ω, and the value obtained by this division is multiplied by the rotational speed ω G of the prime mover 1 by the multiplier 15. The output is limited by the upper limiter 16 to obtain the magnetic flux command value Ψ *.
For the absolute value ω ABS of the rotational speed ω of the induction motor 5, the absolute value function unit 18 obtains the absolute value of the rotational speed ω of the induction motor 5 from the speed sensor 7, and this value is limited by the lower limiter 19. Can be obtained. The lower limiter 19 is provided so as not to cause an overflow in the operations of the divider 14 and the divider 20.

除算器20において、誘導電動機5が用いられる機器の仕様を満たすために定められた回転速度(第1の回転速度)ω0を、速度の絶対値ωABSで割って、TLIM**を演算する。このTLIM**に乗算器21にて、速度センサ8からの原動機1の回転速度ωを掛け、これにより得られた値の上限値を上限リミッタ22で制限することによってトルクの制限値TLIM*を求める。 In the divider 20, the rotation speed (first rotation speed) ω 0 determined to satisfy the specifications of the equipment in which the induction motor 5 is used is divided by the absolute value ω ABS of the speed to calculate T LIM **. To do. By multiplying this T LIM ** by the multiplier 21 by the rotational speed ω G of the prime mover 1 from the speed sensor 8, the upper limit value of the value obtained thereby is limited by the upper limit limiter 22. Find LIM *.

このトルクの制限値TLIM*の演算結果を図2に示す。図中、細い実線は原動機1の回転速度ωが定格値(100%)の場合の例であり、太い実線は同回転速度ωが定格値の80%の場合の例である。短時間定格トルクは200%である。原動機1の回転速度ωが100%の場合、速度(第1の回転速度)ω0は基底速度Nbの50%の速度0.5Nbとなり、同速度からトルク制限値が低下する。一方、原動機1の回転速度ωが80%に低下すると、トルク制限値は基底速度Nbの40%の速度0.4Nbから低減することによって、原動機1の過負荷が防止される。 The calculation result of the torque limit value T LIM * is shown in FIG. In the figure, the thin solid line is an example when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is the rated value (100%), and the thick solid line is an example when the rotational speed ω G is 80% of the rated value. The short-time rated torque is 200%. When the rotational speed ω G of the prime mover 1 is 100%, the speed (first rotational speed) ω 0 becomes a speed 0.5 Nb that is 50% of the base speed Nb, and the torque limit value decreases from this speed. On the other hand, when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is reduced to 80%, the torque limit value is reduced from a speed 0.4 Nb that is 40% of the base speed Nb, thereby preventing overload of the prime mover 1.

上記が本願発明に関係する部分であり、その他は、従来同様のベクトル制御やPWM(パルス幅変調)制御によりインバータ4が制御されるようになっている。この部分を簡単に説明する。
トルク電流指令値I*と磁束指令値Ψ*がベクトル演算器23に入力されると、ベクトル演算器23では、ベクトル制御の原理に基づき、電流センサ6から入力される誘導電動機5のすべり周波数と磁束発生に寄与する磁化電流指令値を演算し、かつ誘導電動機5の相電流からトルク電流と磁化電流の実際値を演算する。更に、これらの電流指令値と同検出値から、パルス幅制御器24を介したフィードバック制御による電流制御を行う。
これらの構成は、例えば中野孝良著「交流モータのベクトル制御」日刊工業新聞発行などに解説されている。電流調節器の出力は、電圧指令に対応し、この信号をパルス幅制御器24でPWM制御することにより、インバータ4が制御される。
The above is a part related to the present invention. In the other respects, the inverter 4 is controlled by the same vector control and PWM (pulse width modulation) control as in the prior art. This part will be briefly described.
When the torque current command value I T * and the magnetic flux command value Ψ * are input to the vector calculator 23, the vector calculator 23 is based on the principle of vector control and the slip frequency of the induction motor 5 input from the current sensor 6. And the magnetizing current command value that contributes to the magnetic flux generation, and the actual values of the torque current and the magnetizing current are calculated from the phase current of the induction motor 5. Furthermore, current control is performed by feedback control via the pulse width controller 24 from these current command values and detected values.
These configurations are described in, for example, the publication of Nikkan Kogyo Shimbun published by Takayoshi Nakano, “Vector Control of AC Motors”. The output of the current regulator corresponds to the voltage command, and the inverter 4 is controlled by PWM control of this signal by the pulse width controller 24.

図3は、電動機制御装置100−1の制御によって得られるトルク電流指令値I*の演算結果の例を示す図である。
図3中、上記図2と同様に細い実線は原動機1の回転速度ωが定格値(100%)の場合の例であり、太い実線は同回転速度ωが定格値の80%の場合の例である。短時間定格トルクは200%である。図2のトルク制限値に対応して、原動機1の回転速度ωが100%の場合にはトルク電流は基底速度Nbの50%から低減する。電動機5の回転速度ωが基底速度Nb以上ではトルク電流は一定になるが、これは同速度から弱め磁束制御が開始されるためである。原動機1の回転速度ωが80%に低下するとトルク電流は基底速度Nbの40%の速度0.4Nbから低減し、電動機5の回転速度ωが基底速度Nbの80%の速度以上では一定になる。これは基底速度Nbの80%の速度から弱め磁束制御が開始されるためである。このようにして目的とする制御が達成されている。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the torque current command value I T * obtained by the control of the electric motor control device 100-1.
In FIG. 3, as in FIG. 2, the thin solid line is an example when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is the rated value (100%), and the thick solid line is the case where the rotational speed ω G is 80% of the rated value. It is an example. The short-time rated torque is 200%. Corresponding to the torque limit value in FIG. 2, when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is 100%, the torque current is reduced from 50% of the base speed Nb. When the rotational speed ω of the electric motor 5 is equal to or higher than the base speed Nb, the torque current is constant because the flux-weakening control is started from the same speed. When the rotational speed ω G of the prime mover 1 decreases to 80%, the torque current decreases from a speed 0.4 Nb, which is 40% of the base speed Nb, and is constant when the rotational speed ω of the motor 5 is equal to or higher than 80% of the base speed Nb. Become. This is because the flux-weakening control is started from 80% of the base speed Nb. In this way, the desired control is achieved.

このように、第1の実施の形態の電動機制御装置100−1によれば、砕氷船電気推進のように、電動機5が基底速度Nb以下でのみ短時間過負荷特性が要求される用途において、原動機1の回転速度ωに応じて電動機5の磁束とトルクの上限を制限することができるので、原動機1の回転速度ωや発電機2の電圧が所定値より低下した場合でも、原動機1や発電機2が過負荷になることを防止することができる。これによって、原動機1や発電機2を小形化することができる。 Thus, according to the electric motor control device 100-1 of the first embodiment, in an application where the electric motor 5 is required to have a short-time overload characteristic only at a base speed Nb or less, such as ice breaker electric propulsion, it is possible to restrict the upper limit of the flux and torque of the motor 5 in accordance with the rotational speed omega G prime mover 1, even when the rotation speed omega G and voltage of the generator 2 of the engine 1 becomes lower than a predetermined value, the prime mover 1 And the generator 2 can be prevented from being overloaded. Thereby, the prime mover 1 and the generator 2 can be reduced in size.

更に、電動機5のトルクの制限が必要最小限に行われるので、電動機5の回転速度が所定の速度以下では、例えば原動機1の回転速度ωが低下してもトルクは制限されない。また、電動機5のトルクの制限に時限特性を持たせることにより、短時間に所望したトルクが得られ、これによって、電動機5の運用上で支障をきたすことを回避することができる。 Furthermore, since the torque of the electric motor 5 is limited to the minimum necessary, the torque is not limited even if the rotational speed ω G of the prime mover 1 decreases, for example, when the rotational speed of the electric motor 5 is equal to or lower than a predetermined speed. In addition, by providing a time limit characteristic for limiting the torque of the electric motor 5, a desired torque can be obtained in a short time, thereby preventing troubles in the operation of the electric motor 5.

(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
この第2の実施の形態の電動機制御装置100−2が、上記第1の実施の形態の電動機制御装置100−1と異なる点について説明する。
電動機制御装置100−2においては、原動機1の回転速度ωに代えて、発電機2の電圧を検出するようにした。これを行うため、発電電圧演算器25を、発電機2の電圧出力側と乗算器15,21との間に接続する。但し、発電電圧演算器25の後段には上限リミッタ26を設ける。そして、発電電圧演算器25によって、発電機2の電圧から発電電圧の大きさVを演算し、このVを、上限リミッタ26を介して乗算器15,21に入力する。上限リミッタ26は、発電機2の電圧が100%以上になってもトルクの上限を変えないように、その電圧を制限する動作を行う。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the second embodiment of the present invention.
The difference between the motor control device 100-2 of the second embodiment and the motor control device 100-1 of the first embodiment will be described.
In the motor control device 100-2, the voltage of the generator 2 is detected instead of the rotational speed ω G of the prime mover 1. In order to do this, the generated voltage calculator 25 is connected between the voltage output side of the generator 2 and the multipliers 15, 21. However, an upper limiter 26 is provided after the generated voltage calculator 25. Then, the generated voltage calculator 25 calculates the magnitude V G of the generated voltage from the voltage of the generator 2 and inputs this V G to the multipliers 15 and 21 via the upper limiter 26. The upper limiter 26 performs an operation of limiting the voltage so that the upper limit of the torque is not changed even when the voltage of the generator 2 becomes 100% or more.

このように、第2の実施の形態の電動機制御装置100−2によれば、砕氷船電気推進のように、電動機5が基底速度Nb以下でのみ短時間過負荷特性が要求される用途において、発電機2の電圧に応じて電動機5の磁束とトルクの上限を制限することができるので、原動機1の回転速度ωや発電機2の電圧が所定値より低下した場合でも、原動機1や発電機2が過負荷になることを防止することができる。これによって、原動機1や発電機2を小形化することができる。
更に、電動機5のトルクの制限が必要最小限に行われるので、電動機5の回転速度が所定の速度以下では、例えば発電機2の電圧が低下してもトルクは制限されない。また、電動機5のトルクの制限に時限特性を持たせることにより、短時間に所望したトルクが得られ、これによって、電動機5の運用上で支障をきたすことを回避することができる。
Thus, according to the electric motor control apparatus 100-2 of the second embodiment, in an application where the electric motor 5 is required to have a short-time overload characteristic only at a base speed Nb or less, such as ice breaker electric propulsion, Since the upper limit of the magnetic flux and torque of the electric motor 5 can be limited according to the voltage of the generator 2, even when the rotational speed ω G of the prime mover 1 or the voltage of the generator 2 falls below a predetermined value, It is possible to prevent the machine 2 from being overloaded. Thereby, the prime mover 1 and the generator 2 can be reduced in size.
Further, since the torque of the electric motor 5 is limited to the minimum necessary, the torque is not limited even if the voltage of the generator 2 decreases, for example, when the rotational speed of the electric motor 5 is equal to or lower than a predetermined speed. In addition, by providing a time limit characteristic for limiting the torque of the electric motor 5, a desired torque can be obtained in a short time, thereby preventing troubles in the operation of the electric motor 5.

(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
この第3の実施の形態の電動機制御装置100−3が、上記第2の実施の形態の電動機制御装置100−2と異なる点について説明する。
電動機制御装置100−3においては、発電電圧Vに代えて、インバータ4の入力電圧Edを検出するようにした。これを行うため、発電電圧演算器25を外し、整流器3とインバータ4との間に電圧センサ9を接続し、この電圧センサ9で検出された入力電圧Edが上限リミッタ26で制限されながら乗算器15,21に供給されるようにした。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device according to the third embodiment of the present invention.
The difference between the motor control device 100-3 of the third embodiment and the motor control device 100-2 of the second embodiment will be described.
In the motor control unit 100-3, in place of the power voltage V G, and to detect the input voltage Ed of the inverter 4. In order to do this, the generated voltage calculator 25 is removed, the voltage sensor 9 is connected between the rectifier 3 and the inverter 4, and the input voltage Ed detected by the voltage sensor 9 is limited by the upper limiter 26. 15 and 21.

このように、第3の実施の形態の電動機制御装置100−3によれば、砕氷船電気推進のように、電動機5が基底速度Nb以下でのみ短時間過負荷特性が要求される用途において、インバータ4の入力電圧Edに応じて電動機5の磁束とトルクの上限を制限することができるので、原動機1の回転速度ωや発電機2の電圧が所定値より低下した場合でも、原動機1や発電機2が過負荷になることを防止することができる。これによって、原動機1や発電機2を小形化することができる。 Thus, according to the electric motor control device 100-3 of the third embodiment, in an application in which the electric motor 5 is required to have a short-time overload characteristic only at a base speed Nb or less, such as ice breaker electric propulsion, Since the upper limit of the magnetic flux and torque of the electric motor 5 can be limited according to the input voltage Ed of the inverter 4, even when the rotational speed ω G of the prime mover 1 or the voltage of the generator 2 falls below a predetermined value, the prime mover 1 or It is possible to prevent the generator 2 from being overloaded. Thereby, the prime mover 1 and the generator 2 can be reduced in size.

(第4の実施の形態)
図6は、本発明の第4の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
この第4の実施の形態の電動機制御装置100−4が、上記第1の実施の形態の電動機制御装置100−1と異なる点について説明する。
電動機制御装置100−4においては、発電電圧演算器25を、発電機2の電圧出力側と乗算器15との間に接続し、また、原動機1の回転速度ωの定格に対する比率と、発電電圧演算器25からの発電電圧Vの定格に対する比率との内、比率が小さい方のパラメータを選択して除算器21へ出力する選択器27を、速度センサ8、発電電圧演算器25及び除算器21の間に接続した。但し、発電電圧演算器25の後段には上限リミッタ26を設けてある。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device according to the fourth embodiment of the present invention.
The difference between the motor control device 100-4 of the fourth embodiment and the motor control device 100-1 of the first embodiment will be described.
In the motor control device 100-4, the generated voltage calculator 25 is connected between the voltage output side of the generator 2 and the multiplier 15, the ratio of the rotational speed ω G of the prime mover 1 to the rating, among the ratio to the rated power voltage V G from the voltage calculator 25, a selector 27 for selecting and outputting the parameters of the person ratio is small to divider 21, speed sensor 8, the power generation voltage calculator 25 and divide Connected between vessels 21. However, an upper limiter 26 is provided after the generated voltage calculator 25.

このような構成において、例えば、原動機1の回転速度ωが定格の90%、発電機2の電圧が定格の80%の場合には、選択器27によって発電機2の電圧Vが選択されて乗算器21に入力される。これによって、発電機2の過負荷保護が優先され、結果的に原動機1の過負荷も保護することができる。
このように、第4の実施の形態の電動機制御装置100−4によれば、原動機1の回転速度ωと発電機2の電圧Vとの何れかのパラメータの内、各々の定格に対する比率が小さい方のパラメータで、電動機5のトルクの上限を制限するようにしたので、発電機2又は原動機1の過負荷保護が優先し、結果的に他方の過負荷も保護することができる。
In such a configuration, for example, when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is 90% of the rating and the voltage of the generator 2 is 80% of the rating, the voltage V G of the generator 2 is selected by the selector 27. To the multiplier 21. As a result, the overload protection of the generator 2 is prioritized, and as a result, the overload of the prime mover 1 can be protected.
As described above, according to the motor control device 100-4 of the fourth embodiment, the ratio of each parameter of the rotational speed ω G of the prime mover 1 and the voltage V G of the generator 2 to each rating. Since the upper limit of the torque of the electric motor 5 is limited by the smaller parameter, the overload protection of the generator 2 or the prime mover 1 has priority, and as a result, the other overload can be protected.

(第5の実施の形態)
図7は、本発明の第5の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
この第5の実施の形態の電動機制御装置100−5が、上記第4の実施の形態の電動機制御装置100−4と異なる点について説明する。
電動機制御装置100−4においては、発電電圧Vに代えて、インバータ4の入力電圧Edを選択器27に供給するようにした。これを行うため、発電電圧演算器25を外し、整流器3とインバータ4との間に電圧センサ9を接続し、この電圧センサ9で検出された入力電圧Edが上限リミッタ26で制限されながら選択器27に供給されるようにした。
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the fifth embodiment of the present invention.
The difference between the motor control device 100-5 of the fifth embodiment and the motor control device 100-4 of the fourth embodiment will be described.
In the motor control unit 100-4, in place of the power voltage V G, and to supply the input voltage Ed of the inverter 4 to the selector 27. In order to do this, the generator voltage calculator 25 is removed, the voltage sensor 9 is connected between the rectifier 3 and the inverter 4, and the input voltage Ed detected by the voltage sensor 9 is limited by the upper limiter 26 while being selected. 27.

選択器27は、原動機1の回転速度ωの定格に対する比率と、インバータ4の入力電圧Edの定格に対する比率との内、比率が小さい方のパラメータを選択して除算器21へ出力する。
このような構成において、例えば、原動機1の回転速度ωが定格の90%、インバータ4の入力電圧Edが定格の80%の場合には、選択器27によってインバータ4の入力電圧Edが選択されて乗算器21に入力される。これによって、発電機2の過負荷保護が優先され、結果的に原動機1の過負荷も保護することができる。
The selector 27 selects a parameter having a smaller ratio from the ratio of the rotational speed ω G of the prime mover 1 to the rating and the ratio of the input voltage Ed of the inverter 4 to the divider 21 and outputs the selected parameter.
In such a configuration, for example, when the rotational speed ω G of the prime mover 1 is 90% of the rating and the input voltage Ed of the inverter 4 is 80% of the rating, the selector 27 selects the input voltage Ed of the inverter 4. To the multiplier 21. As a result, the overload protection of the generator 2 is prioritized, and as a result, the overload of the prime mover 1 can be protected.

このように、第5の実施の形態の電動機制御装置100−5によれば、原動機1の回転速度ωとインバータ4の入力電圧Edとの何れかのパラメータの内、各々の定格に対する比率が小さい方のパラメータで、電動機5のトルクの上限を制限するようにしたので、発電機2又は原動機1の過負荷保護が優先し、結果的に他方の過負荷も保護することができる。 As described above, according to the motor control device 100-5 of the fifth embodiment, the ratio of each of the parameters of the rotational speed ω G of the prime mover 1 and the input voltage Ed of the inverter 4 to each rating is as follows. Since the upper limit of the torque of the electric motor 5 is limited by the smaller parameter, the overload protection of the generator 2 or the prime mover 1 has priority, and as a result, the other overload can be protected.

(第6の実施の形態)
図8は、本発明の第6の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。
この第6の実施の形態の電動機制御装置100−6が、上記第5の実施の形態の電動機制御装置100−5と異なる点は、選択器27と除算器21との間に時定数制御部28を接続したことにある。
時定数制御部28は、図9に示すように、入力が減少した時には大きな時定数をもって出力を滑らかに低減させ、入力が増加したときには小さな時定数で出力が急激に変化するように制御する。このことにより、例えば原動機1の回転速度ωが所定値から低下した場合には電動機5のトルクは急激に低下せずに、暫くはほぼ所望トルクが得られ、定常的にのみトルクが制限される。また、原動機の回転速度が所定値に復帰したならば、速やかにトルクの制限から解除される。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the motor control device according to the sixth embodiment of the present invention.
The motor control device 100-6 of the sixth embodiment is different from the motor control device 100-5 of the fifth embodiment in that a time constant control unit is provided between the selector 27 and the divider 21. 28 is connected.
As shown in FIG. 9, the time constant control unit 28 controls the output so that the output is smoothly reduced with a large time constant when the input is decreased, and the output is rapidly changed with a small time constant when the input is increased. As a result, for example, when the rotational speed ω G of the prime mover 1 decreases from a predetermined value, the torque of the electric motor 5 does not rapidly decrease, but almost the desired torque is obtained for a while, and the torque is limited only in a steady state. The Further, if the rotational speed of the prime mover returns to a predetermined value, the torque limit is quickly released.

このように、第6の実施の形態の電動機制御装置100−6によれば、選択器27で選択された原動機1の回転速度ω及びインバータ4の入力電圧Edの何れかのパラメータが減少した時には大きな時定数をもってパラメータを滑らかに低減させ、このパラメータで電動機5のトルクの上限を制限する。また、パラメータが増加したときには小さな時定数でパラメータを急激に変化させ、このパラメータで電動機5のトルクの上限を制限するようにした。つまり、トルクの制限値を低下させる場合に、所定の時限をとって制限値を低下させることにより、原動機1又は発電機2が許容できる所定の時間だけは所望するトルクを出力することができ、且つ原動機1又は発電機2の継続した過負荷を防止することができる。 Thus, according to the electric motor control device 100-6 of the sixth embodiment, the parameter of either the rotational speed ω G of the prime mover 1 selected by the selector 27 or the input voltage Ed of the inverter 4 is decreased. Sometimes the parameter is smoothly reduced with a large time constant, and the upper limit of the torque of the electric motor 5 is limited by this parameter. Further, when the parameter increases, the parameter is rapidly changed with a small time constant, and the upper limit of the torque of the electric motor 5 is limited by this parameter. That is, when lowering the torque limit value, the desired torque can be output only for a predetermined time that can be allowed by the prime mover 1 or the generator 2 by reducing the limit value by taking a predetermined time limit. And the continuous overload of the motor | power_engine 1 or the generator 2 can be prevented.

なお、以上の説明では、各実施の形態として誘導電動機5のベクトル制御の場合について説明したが、界磁回路を付加することにより、同期電動機のベクトル制御や直流電動機の制御にも適用することができる。また、電力変換器はインバータ4の他にサイクロコンバータなども適用可能である。   In the above description, the case of vector control of the induction motor 5 has been described as each embodiment. However, it can be applied to vector control of a synchronous motor and control of a DC motor by adding a field circuit. it can. Moreover, a cycloconverter etc. other than the inverter 4 can be applied to the power converter.

本発明の第1の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 電動機の回転速度とトルク制限値との関係図である。FIG. 5 is a relationship diagram between a rotation speed of an electric motor and a torque limit value. 電動機の回転速度とトルク電流指令値との関係図である。It is a relationship diagram between the rotational speed of a motor and a torque current command value. 本発明の第2の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施の形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electric motor control apparatus which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 第6の実施の形態に係る電動機制御装置の時定数制御部で時定数が制御される入力に対する出力の信号状態を示す図である。It is a figure which shows the signal state of the output with respect to the input by which the time constant is controlled by the time constant control part of the electric motor control apparatus which concerns on 6th Embodiment. 電動機を可変速制御する場合の電動機の回転速度と端子電圧・磁束との関係図である。It is a relationship diagram of the rotational speed of the motor and the terminal voltage / magnetic flux when the motor is controlled at a variable speed. 電動機を可変速制御する場合の電動機の回転速度とトルクとの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between the rotational speed and torque of the motor when the motor is controlled at a variable speed. 高速時に電動機の磁束をより弱めて電動機の端子電圧を低下させる場合の電動機の回転速度と端子電圧・磁束との関係図である。It is a related figure of the rotational speed of a motor, terminal voltage, and magnetic flux in the case of weakening the magnetic flux of an electric motor at the time of high speed, and reducing the terminal voltage of an electric motor. 高速時に電動機の磁束をより弱めて電動機の端子電圧を低下させる場合の電動機の回転速度とトルクとの関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between the rotational speed and torque of the motor when the magnetic flux of the motor is further weakened to reduce the terminal voltage of the motor at high speed. 従来の原動機を動力源とする場合の電動機の可変速装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the variable speed apparatus of the motor in the case of making the conventional prime mover into a motive power source. 従来の電動機を可変速制御する場合の電動機の回転速度と端子電圧・磁束との関係図である。It is a related figure of the rotational speed of a motor in the case of variable speed control of the conventional motor, and terminal voltage and magnetic flux. 従来の電動機を可変速制御する場合の電動機の回転速度とトルクとの関係図である。It is a related figure of the rotational speed and torque of a motor in the case of variable speed control of the conventional motor. 従来の電動機の短時間定格時の回転速度とトルクとの関係図である。It is a related figure of the rotational speed and torque at the time of short-time rating of the conventional electric motor.

符号の説明Explanation of symbols

1 原動機
2 発電機
3 整流器
4 インバータ
5 誘導電動機
6 電流センサ
7,8 速度センサ
9 電圧センサ
11 速度調節器
12,16,22,26 上限リミッタ
13,14,20 除算器
15,21 乗算器
18 絶対値関数器
19 下限リミッタ
24 パルス幅制御器
25 発電電圧演算器
27 選択器
28 時定数制御部
100−1〜100−6 電動機制御装置
ω 電動機の回転速度
ω* 速度設定値(第2の回転速度)
LIM* トルク制限値
T* トルク指令値
Ψ* 磁束指令値
* トルク電流指令値
Ψ** 磁束指令値Ψ*の元信号
ωABS 電動機の速度の絶対値
ω 原動機の回転速度
ω0 回転速度(第1の回転速度)
LIM** ω0をωABSで除算した値
Nb 基底速度
発電電圧
Ed インバータの入力電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motor | power_engine 2 Generator 3 Rectifier 4 Inverter 5 Induction motor 6 Current sensor 7, 8 Speed sensor 9 Voltage sensor 11 Speed regulator 12, 16, 22, 26 Upper limiter 13, 14, 20 Divider 15,21 Multiplier 18 Absolute 18 Value function unit 19 Lower limiter 24 Pulse width controller 25 Generated voltage calculator 27 Selector 28 Time constant control unit 100-1 to 100-6 Motor controller ω Speed of motor ω * Speed set value (second speed) )
T LIM * torque limit value T * torque command value [psi * flux command value I T * torque current value [psi ** flux command value [psi * of the original signal omega ABS rotational speed of the absolute value omega G prime mover of the motor speed of the omega 0 Rotational speed (first rotational speed)
T LIM ** Value of ω 0 divided by ω ABS Nb Base speed V G Power generation voltage Ed Inverter input voltage

Claims (5)

動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、
前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、
前記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、
前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記原動機速度センサで検出した原動機回転速度を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、
速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記原動機速度センサで検出された動機回転速度を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
A prime mover that is a power source, a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover, and the alternating current power of this generator is converted into direct current power, and this direct current power is converted into electric power for drive control of the motor In the electric motor control device having the power conversion device to
An electric motor speed sensor for detecting the rotational speed of the electric motor;
A prime mover speed sensor for detecting a rotational speed of the prime mover;
An absolute value function unit for calculating the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, a divider for dividing the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, It means for calculating a composed magnetic flux command value in a multiplier for multiplying the rotation speed of the prime mover detected by the engine speed sensor to the output of the divider,
A speed regulator to which a deviation between the speed setting value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input; an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator by a torque limit value; A divider for calculating a torque current command value by dividing a torque command value output from the upper limiter with an upper limit limited by the magnetic flux command value; and a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. a divider for dividing the first rotational speed that is determined to meet the specifications, by multiplying the rotation speed of the detected prime mover by said prime mover speed sensor to the output of該除adder calculates the torque limit value Means for calculating a torque current command value comprising a multiplier for
An electric motor control device comprising: means for driving the power converter based on the magnetic flux command value and the torque current command value.
動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、
前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、
前記原動機の発電電圧を検出して演算する発電電圧演算器と、
前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、
速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
A prime mover that is a power source, a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover, and the alternating current power of this generator is converted into direct current power, and this direct current power is converted into electric power for drive control In the electric motor control device having the power conversion device to
An electric motor speed sensor for detecting the rotational speed of the electric motor;
A generated voltage calculator for detecting and calculating the generated voltage of the prime mover;
An absolute value function unit for calculating the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, a divider for dividing the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, Means for calculating a magnetic flux command value composed of a multiplier that multiplies the output of the divider by a value that limits the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator;
A speed regulator to which a deviation between the speed setting value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input; an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator by a torque limit value; A divider for calculating a torque current command value by dividing a torque command value output from the upper limiter with an upper limit limited by the magnetic flux command value; and a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. A divider that divides a first rotational speed determined to satisfy the specification, and the torque limit obtained by multiplying the output of the divider by a value that limits the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator. Means for calculating a torque current command value composed of a multiplier for calculating a value;
An electric motor control device comprising: means for driving the power converter based on the magnetic flux command value and the torque current command value .
動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換し、この直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換する電力変換装置とを有する電動機制御装置において、
前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、
前記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、
前記原動機の発電電圧を検出して演算する発電電圧演算器と、
前記原動機速度センサで検出した原動機の回転速度と前記発電電圧演算器で演算された発電電圧の上限が制限された値とが入力され、各々のうち定格に対する比率が小さい値を選択する選択器と、
前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記発電電圧演算器で演算した発電電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、
速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記選択器で選択された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記電力変換装置を駆動する手段と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
A prime mover that is a power source, a generator that generates alternating current power according to the power of the prime mover, and the alternating current power of this generator is converted into direct current power, and this direct current power is converted into electric power for drive control of the motor In the electric motor control device having the power conversion device to
An electric motor speed sensor for detecting the rotational speed of the electric motor;
A prime mover speed sensor for detecting a rotational speed of the prime mover;
A generated voltage calculator for detecting and calculating the generated voltage of the prime mover;
Wherein a value upper limit is limited to the calculated power generation voltage motor speed sensor rotation speed of the prime mover detected by the by the generated voltage calculator is input selector for selecting a value ratio is less to the rated among the respective When,
An absolute value function unit for calculating the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, a divider for dividing the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, Means for calculating a magnetic flux command value composed of a multiplier that multiplies the output of the divider by a value that limits the upper limit of the generated voltage calculated by the generated voltage calculator;
A speed regulator to which a deviation between the speed setting value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input; an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator by a torque limit value; A divider for calculating a torque current command value by dividing a torque command value output from the upper limiter with an upper limit limited by the magnetic flux command value; and a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. A divider that divides the first rotational speed determined to satisfy the specification, and a multiplier that calculates the torque limit value by multiplying the output of the divider by a value selected by the selector. Means for calculating a torque current command value,
An electric motor control device comprising: means for driving the power converter based on the magnetic flux command value and the torque current command value.
動力源である原動機と、この原動機の動力に応じた交流電力を発生する発電機と、この発電機の交流電力を直流電力に変換する整流器と、この整流器で変換した直流電力を電動機を駆動制御するための電力に変換するインバータとを有する電動機制御装置において、
前記電動機の回転速度を検出する電動機速度センサと、
記原動機の回転速度を検出する原動機速度センサと、
前記インバータの入力電圧を検出する電圧センサと、
前記原動機速度センサで検出した原動機の回転速度と前記電圧センサで検出したインバータの入力電圧の上限が制限された値とが入力され、各々のうち定格に対する比率が小さい値を選択する選択器と、
前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度の絶対値を演算する絶対値関数器と、磁束指令元信号を前記絶対値関数器から出力される電動機回転速度の絶対値で除算する除算器と、該除算器の出力に前記電圧センサで検出した前記インバータの入力電圧の上限が制限された値を乗算する乗算器とで構成される磁束指令値を算出する手段と、
速度設定値と前記電動機速度センサで検出した電動機回転速度との偏差が入力される速度調節器と、該速度調節器から出力されるトルク指令値の上限をトルク制限値で制限する上限リミッタと、該上限リミッタから出力される上限を制限されたトルク指令値を前記磁束指令値で除算してトルク電流指令値を算出する除算器と、前記電動機回転速度の絶対値で前記電動機が用いられる機器の仕様を満たすために定められた第1の回転速度を除算する除算器と、該除算器の出力に前記選択器で選択された値を乗算して前記トルク制限値を算出する乗算器とで構成されるトルク電流指令値を演算する手段と、
前記磁束指令値及びトルク電流指令値に基づいて前記インバータを駆動する手段と
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
A prime mover that is a power source, a generator that generates AC power according to the power of the prime mover, a rectifier that converts the AC power of the generator into DC power, and the motor that drives the DC power converted by the rectifier. In an electric motor control device having an inverter that converts electric power to
An electric motor speed sensor for detecting the rotational speed of the electric motor;
A prime mover speed sensor for detecting a rotational speed of the front Kihara motivation,
A voltage sensor for detecting an input voltage of the inverter;
The prime mover speed sensor and the rotational speed of the prime mover detected value of the upper limit is restricted for the input voltage of the inverter detected by the voltage sensor is inputted, a selector for selecting values ratio is small relative to the rated among the respective ,
An absolute value function unit for calculating the absolute value of the motor rotation speed detected by the motor speed sensor, a divider for dividing the magnetic flux command source signal by the absolute value of the motor rotation speed output from the absolute value function unit, Means for calculating a magnetic flux command value constituted by a multiplier that multiplies the output of the divider by a value in which the upper limit of the input voltage of the inverter detected by the voltage sensor is limited;
A speed regulator to which a deviation between the speed setting value and the motor rotation speed detected by the motor speed sensor is input; an upper limiter for limiting an upper limit of a torque command value output from the speed regulator by a torque limit value; A divider for calculating a torque current command value by dividing a torque command value output from the upper limiter with an upper limit limited by the magnetic flux command value; and a device in which the motor is used with an absolute value of the motor rotation speed. A divider that divides the first rotational speed determined to satisfy the specification, and a multiplier that calculates the torque limit value by multiplying the output of the divider by a value selected by the selector. Means for calculating a torque current command value,
An electric motor control device comprising: means for driving the inverter based on the magnetic flux command value and the torque current command value.
前記選択器の出力側に、前記原動機の回転速度と前記インバータの入力電圧の上限が制限された値との内、各々の定格に対する比率が小さい方の値で、前記電動機のトルクの上限を制限する際に、この制限を行う値が減少した場合は大きな時定数で当該値を滑らかに低減させ、前記制限を行う値が増加した場合は小さな時定数で当該値を急激に変化させる時定数制御部を備えたことを特徴とする請求項4に記載の電動機制御装置。 The output side of the selector, among the value limit is restricted rotation speed and the input voltage of the inverter of the motor, the value of the direction ratio is small for each of the rating, the upper limit of torque of the electric motor When limiting, when the value to be limited is reduced, the value is smoothly reduced with a large time constant, and when the value to be limited is increased, the time constant is abruptly changed with a small time constant. The motor control device according to claim 4, further comprising a control unit.
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