JP5115687B2 - Vector control device for induction motor - Google Patents
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Description
本発明は、速度センサレスベクトル制御により誘導電動機のトルク・速度を制御するベクトル制御装置に関するものである。 The present invention relates to a vector control apparatus that controls torque and speed of an induction motor by speed sensorless vector control.
図4は、速度検出器を持たずに速度推定値を用いて誘導電動機のトルク・速度を制御する、いわゆる速度センサレスベクトル制御装置100のブロック図である。
同図において、交流電源12の三相交流電圧はインバータ13により所定の大きさと周波数の三相交流電圧に変換されて誘導電動機17に供給される。これにより、電動機17は所望のトルクを発生して負荷18を駆動する。
FIG. 4 is a block diagram of a so-called speed sensorless
In the figure, the three-phase AC voltage of the
速度設定器1は、誘導電動機17を運転するべき速度ωr#を設定する。速度指令演算回路2は、予め定めた加速度により変化して最終的には速度設定値ωr#に一致するような速度指令値ωr *を演算して出力する。
速度調節器3は、速度指令値ωr *と後述する速度推定演算器33が出力する速度推定値ωr^との偏差を零にするような調節動作により、トルク指令値τ*を出力する。磁束指令演算回路4は、前記速度推定値ωr^から二次磁束指令値φ2 *を演算する。
The
The speed adjuster 3 outputs the torque command value τ * by an adjustment operation that makes the deviation between the speed command value ω r * and the speed estimated value ω r ^ output from the
また、トルク指令値τ*及び二次磁束指令値φ2 *により、下記の数式1,2に従って、電動機一次電流の二次磁束φ2に平行な成分(以下、M軸という)の電流指令値iM *と二次磁束φ2に垂直な成分(以下、T軸という)の電流指令値iT *とを演算する。ここで、演算回路7は数式1を演算し、演算回路5は数式2を演算する。
Further, a current command value of a component parallel to the secondary magnetic flux φ 2 of the motor primary current (hereinafter referred to as M-axis) according to the
[数式1]
iM *=(1/Lm)×φ2 *
(Lm:電動機励磁インダクタンス)
[数式2]
iT *=τ*/φ2 *
[Formula 1]
i M * = (1 / L m ) × φ 2 *
(L m : motor excitation inductance)
[Formula 2]
i T * = τ * / φ 2 *
座標変換器11は、電流検出器14によって検出された相電流をM軸電流検出値iMとT軸電流検出値iTとに変換するものであり、電動機17のU相巻線と二次磁束φ2とのなす角度をψ2とすると、数式3,4によりiT,iMをそれぞれ演算する。
Coordinate converter 11 is for converting the phase current detected by the
[数式3]
iT=cosψ2×iu+cos(ψ2−120°)×iv+cos(ψ2+120°)×iw
[数式4]
iM=sinψ2×iu+sin(ψ2−120°)×iv+sin(ψ2+120°)×iw
[Formula 3]
i T = cos φ 2 × i u + cos (φ 2 −120 °) × i v + cos (φ 2 + 120 °) × i w
[Formula 4]
i M = sinφ 2 × i u + sin (φ 2 −120 °) × i v + sin (φ 2 + 120 °) × i w
T軸電流調節器8は、T軸電流指令値iT *とT軸電流検出値iTとの偏差を零にするような調節動作により、T軸電圧指令値vT *を出力する。M軸電流調節器9は、M軸電流指令値iM *とM軸電流検出値iMとの偏差を零にするような調節動作により、M軸電圧指令値vM *を出力する。
座標変換器10は、前記角度ψ2を用いてT軸電圧指令値vT *及びM軸電圧指令値vM *を座標変換し、数式5〜7によって三相電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *を演算して出力する。
The T-axis current regulator 8 outputs the T-axis voltage command value v T * by an adjustment operation that makes the deviation between the T-axis current command value i T * and the T-axis current detection value i T zero. The M-axis current regulator 9 outputs the M-axis voltage command value v M * by an adjustment operation that makes the deviation between the M-axis current command value i M * and the M-axis current detection value i M zero.
The
[数式5]
Vu *=cosψ2×vM *+sinψ2×vT *
[数式6]
Vv *=cos(ψ2−120°)×vM *+sin(ψ2−120°)×vT *
[数式7]
Vw *=cos(ψ2+120°)×vM *+sin(ψ2+120°)×vT *
[Formula 5]
V u * = cosψ 2 × v M * +
[Formula 6]
V v * = cos (ψ 2 -120 °) × v M * + sin (ψ 2 -120 °) × v T *
[Formula 7]
V w * = cos (ψ 2 + 120 °) × v M * + sin (ψ 2 + 120 °) × v T *
インバータ13は、三相電圧指令値Vu *,Vv *,Vw *に基づいて所定の大きさ及び周波数の三相交流電圧を出力し、電動機17に供給する。
The
一方、すべり周波数演算器6は、下記の数式8によってすべり周波数ωslを演算する。また、周波数換算器20は数式9の演算を行い、電動機一次角速度推定値ω1^を電動機一次周波数推定値ω^に換算する。
On the other hand, the slip frequency calculator 6 calculates the slip frequency ω sl by the following formula 8. Further, the
[数式8]
ωsl=R2×IT */φ2 *
(R2:電動機二次時定数)
[数式9]
ω^=ω1^×P/120
(P:電動機極数)
[Formula 8]
ω sl = R 2 × I T * /
(R 2: motor secondary time constant)
[Formula 9]
ω ^ = ω 1 ^ × P / 120
(P: Number of motor poles)
上記周波数推定値ω^は積分器15により積分され、前記角度ψ2が演算される。
ここで、前記磁束指令演算回路4は、速度推定値ωr^が基底回転速度ωbに達するまでは二次磁束指令値φ2 *を100%出力し、基底回転速度ωb以上では速度推定値ωr^に反比例して低下するような二次磁束指令値φ2 *を出力する。
The frequency estimated value ω ^ is integrated by the
Here, the magnetic flux
また、座標変換器31は、電圧検出器30により検出された相電圧(電動機17の端子電圧すなわちインバータ13の出力電圧)をM軸電圧検出値vMとT軸電圧検出値vTとに変換するもので、数式10,11によりvT,vMを演算する。
Further, the
[数式10]
vT=cosψ2×vu+cos(ψ2−120°)×vv+cos(ψ2+120°)×vw
[数式11]
vM=sinψ2×vu+sin(ψ2−120°)×vv+sin(ψ2+120°)×vw
[Formula 10]
v T = cos ψ 2 × v u + cos (ψ 2 −120 °) × v v + cos (ψ 2 + 120 °) × v w
[Formula 11]
v M = sinφ 2 × v u + sin (φ 2 −120 °) × v v + sin (φ 2 + 120 °) × v w
誘起電圧演算器32は、上記iT,iM,vT,vM、及び、速度推定演算器33により演算した一次角速度推定値ω1^とを用い、下記数式12,13に従って誘起電圧のM軸(磁化軸)成分eM及びT軸(トルク軸)成分eTを演算する。
The induced
[数式12]
eT=vT−R1・iT−Lσ・(d/dt)iT−jω1^・Lσ・iM
[数式13]
eM=vM−R1・iM−Lσ・(d/dt)iM+jω1^・Lσ・iT
ただし、R1は誘導電動機17の一次抵抗、Lσはもれインダクタンス、jは虚数単位である。
[Formula 12]
e T = v T −R 1 · i T −L σ · (d / dt) i T −jω 1 ^ · L σ · i M
[Formula 13]
e M = v M −R 1 · i M −L σ · (d / dt) i M + jω 1 ^ · L σ · i T
However, the primary resistance R 1 is an
速度推定演算器33は、上記ωsl,eTを用い、下記の数式14,15に従って一次角速度推定値ω1^及び電動機速度推定値ωr^を演算する。
The
[数式14]
ω1^=eT/eTrate
[数式15]
ωr^=ω1^−ωsl
ただし、eTrateは誘導電動機17の定格速度における誘起電圧、すなわち誘起電圧係数である。
[Formula 14]
ω 1 ^ = e T / e Trate
[Formula 15]
ω r ^ = ω 1 ^ -ω sl
However, eTrate is an induced voltage at the rated speed of the
ここで、図5は前記電圧検出器30と座標変換器31との間の回路構成を詳細に示したものであり(図4では省略してある)、電圧検出器30から出力されるアナログ信号の電圧検出値vu,vwはA/D変換器51u,51wによりディジタル信号に変換され、乗算器52u,52wを介して座標変換器31に取り込まれる。
なお、乗算器52u,52wはA/D変換器51u,51wの出力信号に規格化ゲインを乗じるためのものであり、この規格化ゲインは、A/D変換後の電圧検出値vu,vwを座標変換器31に応じた所定のデータ量にするためのゲインである。
Here, FIG. 5 shows in detail the circuit configuration between the
The multipliers 52 u and 52 w are for multiplying the output signals of the A / D converters 51 u and 51 w by the normalized gain, and the normalized gain is a voltage detection value after A / D conversion. These are gains for setting v u and v w to a predetermined data amount corresponding to the coordinate
なお、図4に示したような速度センサレスベクトル制御装置は、例えば特許文献1に記載されている。 Note that a speed sensorless vector control device as shown in FIG.
前述した如く、速度推定演算器33はT軸誘起電圧eTを用いて速度推定値ωr^を演算しており、eTの演算にはvT,vM、言い換えれば電圧検出器30による電圧検出値vu,vv,vwが不可欠である。
しかしながら、実際の電圧検出器には検出可能なデータ幅、すなわちフルスケール(F.S)の制約がある。例えば、電圧検出器が、F.S=400V、検出分解能が0.001P.Uである場合、この電圧検出器では0.4V(=400V×0.001)未満の電圧を検出することができない。
As described above, the
However, an actual voltage detector has a limit of detectable data width, that is, full scale (FS). For example, if the voltage detector is F.D. S = 400V, detection resolution is 0.001P. In the case of U, this voltage detector cannot detect a voltage of less than 0.4 V (= 400 V × 0.001).
一方、電動機17の誘起電圧eTに関しては、数式16に示すような関係がある。
[数式16]
eT=φ2 *×ω1
但し、ω1は電動機一次角速度であり、二次磁束指令値φ2 *は一定に制御される。
On the other hand, the induced voltage e T of the
[Formula 16]
e T = φ 2 * × ω 1
However, ω 1 is the primary angular velocity of the motor, and the secondary magnetic flux command value φ 2 * is controlled to be constant.
このため、電動機速度が低い場合にはeTも小さな値となる。
仮に、電動機17の端子電圧が0.4V未満となるように電動機が低速運転されている場合には、前述した数式14,15の演算結果は真値に対して大きく誤差を含むこととなる。これは、速度推定値ωr^と実際の電動機速度ωrとの間に誤差が発生することを意味する。
Thus, e T also becomes a small value when the motor speed is low.
If the electric motor is operated at a low speed so that the terminal voltage of the
図4に示したような速度センサレスベクトル制御装置では、数式15の演算結果である電動機速度推定値ωr^を状態検出値として速度を制御しているため、上記のように電動機が低速運転されていて端子電圧検出値が正確でない場合には、実際の電動機速度ωrを速度設定値ωr#通りに追従制御できなくなる。
特に、電動機17の低速運転時には、速度指令値ωr *に対して不正確な速度推定値ωr^を突き合わせることによって電動機17が逆転に至る場合もあり、電動機17の負荷18が逆転状態を緊急停止条件としている場合には、設備の運転停止に至るなどの重大事故を引き起こすおそれがある。
In the speed sensorless vector control device as shown in FIG. 4, the speed is controlled using the estimated motor speed value ω r ^ which is the calculation result of
In particular, when the
そこで本発明の解決課題は、速度センサレスにより誘導電動機を低速側まで制御するベクトル制御装置において、電動機の逆転等の異常事態を引き起こすことなく、所望のトルク・速度制御を可能としたベクトル制御装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a vector control device that controls the induction motor to the low speed side without a speed sensor, and that enables a desired torque / speed control without causing an abnormal situation such as reverse rotation of the motor. It is to provide.
上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、誘導電動機の一次電流を二次磁束と平行な成分と垂直な成分とに分離し、これらの各成分の電流が指令値通りになるように電力変換器を制御して前記電動機のトルク・速度を制御する誘導電動機のベクトル制御装置であって、前記電動機の端子電圧検出値と電気定数とから誘起電圧を演算する手段と、演算した誘起電圧を用いて前記電動機の速度を推定する手段と、推定した速度を状態検出値として速度を制御する手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器であって、通常分解能を有する第1の電圧検出器、及び、高分解能を有する第2の電圧検出器と、
前記電動機の高速運転時には第1の電圧検出器の出力をA/D変換し、かつ、前記電動機の低速運転時には第2の電圧検出器の出力をA/D変換するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、第2の電圧検出器による端子電圧検出値を前記スイッチ手段を介してA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いるものである。
In order to solve the above problems, the invention described in
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the motor, the first voltage detector having a normal resolution and a second voltage detector with a high resolution,
Switch means for A / D converting the output of the first voltage detector during high-speed operation of the motor, and switching to A / D-convert the output of the second voltage detector during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
During low speed operation of the motor, multiplied by a value of the terminal voltage detected value and the A / D conversion through the switch means by the second voltage detector, and a normalized gain of high resolution corresponding to switching by the switches The value is used for the calculation of the induced voltage.
請求項2に記載した発明は、誘導電動機の一次電流を二次磁束と平行な成分と垂直な成分とに分離し、これらの各成分の電流が指令値通りになるように電力変換器を制御して前記電動機のトルク・速度を制御する誘導電動機のベクトル制御装置であって、前記電動機の端子電圧検出値と電気定数とから誘起電圧を演算する手段と、演算した誘起電圧を用いて前記電動機の速度を推定する手段と、推定した速度を状態検出値として速度を制御する手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器と、
サンプリング周期が長い通常分解能対応の第1の積分型A/D変換器、及び、このA/D変換器よりもサンプリング周期が短い高分解能対応の第2の積分型A/D変換器と、
前記電動機の高速運転時には長いサンプリング周期を選択し、かつ、前記電動機の低速運転時には短いサンプリング周期を選択するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、前記スイッチ手段によって短いサンプリング周期が選択された第2の積分型A/D変換器により前記電圧検出器による端子電圧検出値をA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いるものである。
According to the second aspect of the present invention, the primary current of the induction motor is separated into a component parallel to the secondary magnetic flux and a component perpendicular to the secondary magnetic flux, and the power converter is controlled so that the current of each component is in accordance with the command value. An induction motor vector control device for controlling the torque and speed of the motor, wherein the motor uses the induced voltage calculated by means for calculating the induced voltage from a terminal voltage detection value and an electrical constant of the motor. In a speed sensorless vector control device comprising: means for estimating the speed of: and means for controlling the speed using the estimated speed as a state detection value;
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the electric motor;
A first integrating A / D converter corresponding to a normal resolution having a long sampling period , and a second integrating A / D converter corresponding to a high resolution having a sampling period shorter than that of the A / D converter ;
Switch means for selecting a long sampling period during high-speed operation of the motor and switching to select a short sampling period during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
During low-speed operation of the electric motor, a value obtained by A / D converting the terminal voltage detection value by the voltage detector by the second integration type A / D converter in which a short sampling period is selected by the switch means, and the switch and the normalized gain of the high resolution corresponding to switching, the value obtained by multiplying those used for the operation of the induced voltage.
請求項3に記載した発明は、誘導電動機の一次電流を二次磁束と平行な成分と垂直な成分とに分離し、これらの各成分の電流が指令値通りになるように電力変換器を制御して前記電動機のトルク・速度を制御する誘導電動機のベクトル制御装置であって、前記電動機の端子電圧検出値と電気定数とから誘起電圧を演算する手段と、演算した誘起電圧を用いて前記電動機の速度を推定する手段と、推定した速度を状態検出値として速度を制御する手段と、を備えた速度センサレスベクトル制御装置において、
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器と、
パルス密度変調に用いる基本クロック周波数が低い通常分解能対応の第1のΔΣ変調方式型A/D変換器、及び、このA/D変換器よりも基本クロック周波数が高い高分解能対応の第2のΔΣ変調方式A/D変換器と、
前記電動機の高速運転時には低いクロック周波数を選択し、かつ、前記電動機の低速運転時には高いクロック周波数を選択するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、前記スイッチ手段によって高いクロック周波数が選択された第2のΔΣ変調方式A/D変換器により前記電圧検出器による端子電圧検出値をA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いるものである。
The invention described in
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the electric motor;
A first ΔΣ modulation type A / D converter corresponding to a normal resolution having a low basic clock frequency used for pulse density modulation , and a second ΔΣ corresponding to a high resolution having a higher basic clock frequency than the A / D converter. A modulation method A / D converter ;
Switch means for selecting a low clock frequency during high-speed operation of the motor and switching to select a high clock frequency during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
Wherein at the time of low speed operation of the motor, and a value of the terminal voltage detection value by the voltage detector by the second ΔΣ modulation type A / D converter a high clock frequency by said switching means is selected and converted A / D, the switch it is to use the normalized gain of the high resolution corresponding to switching by the value obtained by multiplying the calculation of the induced voltage.
本発明によれば、電動機の低速運転時における速度推定分解能の改善が可能となり、従来の制御装置では電動機の異常な逆転動作等を起こしていた低速側の運転領域においても、これらの異常事態を未然に防止して誘導電動機のトルク・速度制御を可能にしたベクトル制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the speed estimation resolution at the time of low-speed operation of the electric motor, and these abnormal situations can be detected even in the low-speed operation region in which the conventional controller has caused an abnormal reverse operation of the electric motor. It is possible to provide a vector control device that can prevent the torque and speed of the induction motor and prevent it.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は本発明の第1実施形態の主要部を示す回路構成図であり、前述した図5における電圧検出器30と座標変換器31との間の回路構成を改良したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a main part of the first embodiment of the present invention, which is an improvement of the circuit configuration between the
この実施形態では、電動機17の端子電圧を検出する電圧検出器として、通常分解能を有する第1の電圧検出器30の他に、高分解能(例えば第1の電圧検出器30の10倍)を有する第2の電圧検出器40が設けられている。これらの電圧検出器30,40によって検出した電圧検出値vu,vwは、スイッチ手段53を構成するスイッチ53u,53wの切替端子側に入力され、スイッチ53u,53wの出力端子はA/D変換器51u,51wにそれぞれ接続されている。
In this embodiment, the voltage detector for detecting the terminal voltage of the
また、A/D変換器51u,51wの出力側の乗算器52u,52wには、規格化ゲイン1(通常分解能対応)または規格化ゲイン2(高分解能対応)がスイッチ54により切り替えて入力可能となっている。
なお、41はコンパレータであり、前記速度指令演算回路2から出力される速度指令値ωr *から誘導電動機17が低速運転領域であるか否かを判別し、その判別結果に応じた出力により前記スイッチ53u,53w,54を一括して同時に切り替えるように動作する。
In addition, a normalization gain 1 (corresponding to normal resolution) or a normalization gain 2 (corresponding to high resolution) is switched by a
上記構成において、例えば速度指令値ωr *が定格速度の10%未満である場合にコンパレータ41が低速運転と判断し、その出力によってスイッチ53u,53wを高分解能の第2の電圧検出器40側に切り替えると共に、スイッチ54を規格化ゲイン2(高分解能対応)側に切り替える。
なお、分解能設定の一例としては、通常分解能の第1の電圧検出器30のフルスケールを400V、検出分解能を0.001P.Uとして電動機17の通常速度領域(電動機速度が0〜1500rpm)に対応させ、高分解能の第2の電圧検出器40のフルスケールを40V、検出分解能を同じく0.001P.Uとして電動機17の低速領域(同0〜150rpm)のみに対応させれば良い。
このように、実質的な分解能が第1の電圧検出器30の10倍である第2の電圧検出器40を併用すれば、低速運転領域では従来技術に比べて速度推定分解能相当で10倍の改善が可能となる。
In the above configuration, for example, when the speed command value ω r * is less than 10% of the rated speed, the
As an example of the resolution setting, the full scale of the
As described above, when the
この実施形態によれば、電動機17の低速運転領域では、高分解能の第2の電圧検出器40による端子電圧検出値vu,vwをA/D変換し、座標変換器31に取り込むようにしたので、電圧検出値vu,vwが小さくてもこれらを正確に検出可能である。そして、座標変換器31及び誘起電圧演算器32が前記数式10,12等によってT軸誘起電圧eTを求め、速度推定演算器33では前記数式14,15によって速度推定値ωr^を高精度に演算することが可能になる。
従って、速度推定値ωr^は実際の電動機速度ωrにほぼ一致するようになり、電動機速度ωrを速度指令値ωr *通りに制御可能として電動機17の予期しない逆転現象等の異常事態の発生を防止することができる。
According to this embodiment, in the low-speed operation region of the
Therefore, the estimated speed value ω r ^ substantially coincides with the actual motor speed ω r , and the motor speed ω r can be controlled in accordance with the speed command value ω r * so that an abnormal situation such as an unexpected reverse phenomenon of the
ここで、図1における規格化ゲイン1,2を各分解能に応じた値に設定しておけば、電圧検出器30,40を切り替えても、電圧検出値vu,vwの物理量と座標変換器31に入力されるデータ量との関係を一定に保つことができる。
Here, if the normalized
次に、図2は本発明の第2実施形態の主要部を示す回路構成図である。
同図において、56u,56wはいわゆる積分型のA/D変換器であり、単純な積分型または二重積分型として構成されている。これらのA/D変換器56u,56wには通常分解能の電圧検出器30による電圧検出値vu,vwがそれぞれ入力されており、A/D変換器56u,56w以降の構成は図1と同様になっている。
Next, FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing the main part of the second embodiment of the present invention.
In the figure, 56 u and 56 w are so-called integral type A / D converters, which are configured as a simple integral type or a double integral type. The A / D converters 56 u and 56 w receive voltage detection values v u and v w from the voltage detector 30 having a normal resolution, respectively, and the configuration after the A / D converters 56 u and 56 w. Is similar to FIG.
また、55は、A/D変換器56u,56wのサンプリング周期を周期が長い高サンプリング周期(通常分解能対応)または周期が短い低サンプリング周期(高分解能対応)に切り替えるスイッチであり、このスイッチ55及びスイッチ54は、速度指令値ωr *に基づいて誘導電動機17が低速運転領域であるか否かを判別するコンパレータ41の出力により、一括して同時に切り替わるようになっている。
Further, 55 is a switch for switching the A / D converter 56 u, 56 w sampled periodic cycle is long high sampling cycle (normally resolution support) or cycle is shorter low sampling period (high resolution corresponding), this The switches 55 and 54 are switched simultaneously at the same time by the output of the
この実施形態においても、例えば、速度指令値ωr *が定格速度の10%未満である場合にコンパレータ41が低速運転と判断し、その出力によってスイッチ55を低サンプリング周期(高分解能対応)側に切り替えると共に、スイッチ54を規格化ゲイン2(高分解能対応)側に切り替える。
この場合、低サンプリング周期を高サンプリング周期の1/2に設定しておき、低速運転時にスイッチ55を低サンプリング周期側に切り替えれば、従来技術に比べて速度推定分解能相当で2倍の改善が可能になり、また、同時にスイッチ54を規格化ゲイン2(規格化ゲイン1の1/2の大きさを持つ)側に切り替えることにより、電圧検出値vu,vwの物理量と座標変換器31に入力されるデータ量との関係を一定に保つことができる。
よって、本実施形態においても、速度推定値ωr^は実際の電動機速度ωrにほぼ一致するようになり、電動機速度ωrを速度指令値ωr *通りに制御可能として電動機17の予期しない逆転現象等の発生を防止することができる。
Also in this embodiment, for example, when the speed command value ω r * is less than 10% of the rated speed, the
In this case, if the low sampling period is set to 1/2 of the high sampling period and the
Therefore, also in the present embodiment, the estimated speed value ω r ^ substantially coincides with the actual motor speed ω r , and the motor speed ω r can be controlled according to the speed command value ω r * , so that the
次いで、図3は本発明の第3実施形態の主要部を示す回路構成図である。
この実施形態が図2と異なるのは、A/D変換器57u,57wとしていわゆるΔΣ変調方式のA/D変換器を用い、これらのA/D変換器57u,57wに与える基本クロックとして、周波数が低い低クロック(通常分解能対応)と周波数が高い高クロック(高分解能対応)とをスイッチ55により切替可能とした点であり、その他の構成は図2と同一である。
Next, FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing the main part of the third embodiment of the present invention.
Basics This embodiment differs from the Figure 2, that using the A / D converter of the so-called ΔΣ modulation system as the A / D converter 57 u, 57 w, give these A / D converter 57 u, 57 w As a clock, a low clock having a low frequency (corresponding to a normal resolution) and a high clock having a high frequency (corresponding to a high resolution) can be switched by a
ここで、ΔΣ変調方式のA/D変換器とは、アナログ入力信号を1bitのパルス密度信号(ディジタル信号)に変調し、これをオーバーサンプラを介してカウンタにて計測することにより、アナログ入力信号をディジタル信号に変換するものである。
このΔΣ変調方式のA/D変換器では、上記変調処理に用いられる基本クロックの周波数が高いほど入力アナログデータ量の重みが大きくなって変調後のデータの1カウントの分解能が上がり、電圧検出値vu,vwが小さい場合でもこれを検出可能となる。
Here, the ΔΣ modulation type A / D converter means that an analog input signal is modulated by modulating an analog input signal into a 1-bit pulse density signal (digital signal) and measuring it with a counter via an oversampler. Is converted into a digital signal.
In this ΔΣ modulation type A / D converter, the higher the frequency of the basic clock used for the modulation processing, the greater the weight of the input analog data amount and the higher the resolution of one count of the modulated data, and the voltage detection value. This can be detected even when v u and v w are small.
そこで、前記同様に、例えば速度指令値ωr *が定格速度の10%未満である場合にコンパレータ41が低速運転と判断し、その出力によってスイッチ55を高クロック(高分解能対応)側に切り替えると共に、スイッチ54を規格化ゲイン2(高分解能対応)側に切り替えれば、速度推定分解能の改善が可能になり、また、電圧検出値vu,vwの物理量と座標変換器31に入力されるデータ量との関係を一定に保つことができる。
よって、本実施形態においても、電動機速度ωrを速度指令値ωr *通りに制御可能として電動機17の予期しない逆転現象等の発生を防止することができる。
Therefore, as described above, for example, when the speed command value ω r * is less than 10% of the rated speed, the
Therefore, also in the present embodiment, the motor speed ω r can be controlled according to the speed command value ω r *, so that an unexpected reverse phenomenon or the like of the
1:速度設定器
2:速度指令演算回路
3:速度調節器
4:磁束指令演算回路
5,7:演算器
6:すべり周波数演算器
8:T軸電流調節器
9:M軸電流調節器
10,11,31:座標変換器
12:交流電源
13:インバータ
14:電流検出器
15:積分器
17:誘導電動機
18:負荷
20:周波数換算器
30,40:電圧検出器
32:誘起電圧演算器
33:速度推定演算器
40:電圧検出器
41:コンパレータ
51u,51w,56u,56w,57u,57w,:A/D変換器
52u,52w:乗算器
53:スイッチ手段
53u,53w,54,55:スイッチ
100:制御装置
1: Speed setter 2: Speed command calculation circuit 3: Speed controller 4: Magnetic flux
Claims (3)
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器であって、通常分解能を有する第1の電圧検出器、及び、高分解能を有する第2の電圧検出器と、
前記電動機の高速運転時には第1の電圧検出器の出力をA/D変換し、かつ、前記電動機の低速運転時には第2の電圧検出器の出力をA/D変換するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、第2の電圧検出器による端子電圧検出値を前記スイッチ手段を介してA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。 The primary current of the induction motor is separated into a component parallel to the secondary magnetic flux and a component perpendicular to the secondary magnetic flux, and the power converter is controlled so that the current of each component is in accordance with the command value. A vector control device for an induction motor to be controlled, comprising: means for calculating an induced voltage from a detected terminal voltage value of the motor and an electric constant; means for estimating the speed of the motor using the calculated induced voltage; A speed sensorless vector control device comprising: means for controlling the speed using the detected speed as a state detection value;
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the motor, the first voltage detector having a normal resolution and a second voltage detector with a high resolution,
Switch means for A / D converting the output of the first voltage detector during high-speed operation of the motor, and switching to A / D-convert the output of the second voltage detector during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
During low speed operation of the motor, multiplied by a value of the terminal voltage detected value and the A / D conversion through the switch means by the second voltage detector, and a normalized gain of high resolution corresponding to switching by the switches A vector control device for an induction motor, wherein a value is used for calculation of the induced voltage.
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器と、
サンプリング周期が長い通常分解能対応の第1の積分型A/D変換器、及び、このA/D変換器よりもサンプリング周期が短い高分解能対応の第2の積分型A/D変換器と、
前記電動機の高速運転時には長いサンプリング周期を選択し、かつ、前記電動機の低速運転時には短いサンプリング周期を選択するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、前記スイッチ手段によって短いサンプリング周期が選択された第2の積分型A/D変換器により前記電圧検出器による端子電圧検出値をA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。 The primary current of the induction motor is separated into a component parallel to the secondary magnetic flux and a component perpendicular to the secondary magnetic flux, and the power converter is controlled so that the current of each component is in accordance with the command value. A vector control device for an induction motor to be controlled, comprising: means for calculating an induced voltage from a detected terminal voltage value of the motor and an electric constant; means for estimating the speed of the motor using the calculated induced voltage; A speed sensorless vector control device comprising: means for controlling the speed using the detected speed as a state detection value;
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the electric motor;
A first integrating A / D converter corresponding to a normal resolution having a long sampling period , and a second integrating A / D converter corresponding to a high resolution having a sampling period shorter than that of the A / D converter ;
Switch means for selecting a long sampling period during high-speed operation of the motor and switching to select a short sampling period during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
During low-speed operation of the electric motor, a value obtained by A / D converting the terminal voltage detection value by the voltage detector by the second integration type A / D converter in which a short sampling period is selected by the switch means, and the switch A vector control device for an induction motor, wherein a value obtained by multiplying a switched high-resolution standardized gain is used for the calculation of the induced voltage.
前記電動機の端子電圧を検出する電圧検出器と、
パルス密度変調に用いる基本クロック周波数が低い通常分解能対応の第1のΔΣ変調方式型A/D変換器、及び、このA/D変換器よりも基本クロック周波数が高い高分解能対応の第2のΔΣ変調方式A/D変換器と、
前記電動機の高速運転時には低いクロック周波数を選択し、かつ、前記電動機の低速運転時には高いクロック周波数を選択するように切り替わるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段に連動して通常分解能対応の規格化ゲインと高分解能対応の規格化ゲインとを切り替えるスイッチと、を備え、
前記電動機の低速運転時には、前記スイッチ手段によって高いクロック周波数が選択された第2のΔΣ変調方式A/D変換器により前記電圧検出器による端子電圧検出値をA/D変換した値と、前記スイッチにより切り替えた高分解能対応の規格化ゲインと、を乗じた値を前記誘起電圧の演算に用いることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。 The primary current of the induction motor is separated into a component parallel to the secondary magnetic flux and a component perpendicular to the secondary magnetic flux, and the power converter is controlled so that the current of each component is in accordance with the command value. A vector control device for an induction motor to be controlled, comprising: means for calculating an induced voltage from a detected terminal voltage value of the motor and an electric constant; means for estimating the speed of the motor using the calculated induced voltage; A speed sensorless vector control device comprising: means for controlling the speed using the detected speed as a state detection value;
A voltage detector for detecting a terminal voltage of the electric motor;
A first ΔΣ modulation type A / D converter corresponding to a normal resolution having a low basic clock frequency used for pulse density modulation , and a second ΔΣ corresponding to a high resolution having a higher basic clock frequency than the A / D converter. A modulation method A / D converter ;
Switch means for selecting a low clock frequency during high-speed operation of the motor and switching to select a high clock frequency during low-speed operation of the motor;
A switch that switches between a normalization gain corresponding to a normal resolution and a normalization gain corresponding to a high resolution in conjunction with the switch means ,
Wherein at the time of low speed operation of the motor, and a value of the terminal voltage detection value by the voltage detector by the second ΔΣ modulation type A / D converter a high clock frequency by said switching means is selected and converted A / D, the switch vector controller for an induction motor and the normalized gain of the high resolution corresponding, a value obtained by multiplying is characterized by using the calculation of the induced voltage switched by.
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