JP5271543B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態である誘導電動機の制御装置について図1,図2及び図3を用いて説明する。
電圧指令演算器13は、d軸電流指令値Id*,q軸電流指令値Iq*及び電圧変動分ΔVd,ΔVqが入力され、出力電圧指令値Vd*,Vq*を(1)式,(2)式にしたがって演算する。
Vq*=r1*・Iq*+ω1*・Lσ*・Id*+ω1*・(M*/L2*)
・φ2d*+ΔVq (2)
ここで、r1*,Lσ*,M*,L2*、φ2d*は、それぞれ誘導電動機30の1次抵抗設定値,漏れインダクタンス設定値,相互インダクタンス設定値,2次インダクタンス設定値,d軸2次磁束指令値である。
+s・(M/L2)・φ2d−ω1・(M/L2)・φ2q (3)
Vq=ω1・Lσ・Id+(r1+Lσ・s)・Iq
+ω1・(M/L2)・φ2d+s・(M/L2)・φ2q (4)
φ2d=(M・Id+ωs・T2・φ2q)/(1+T2・s) (5)
φ2q=(M・Iq−ωs・T2・φ2d)/(1+T2・s) (6)
r2′=(M/L2)2・r2 (7)
T2=L2/r2 (8)
φ2q=0 (9)
とすると、(5)式から定常状態(s=0)では、d軸2次磁束φ2dは(10)式となる。
ωs^=M・Iq/(T2・φ2d)=Iq*/(T2・Id*) (11)
すべり速度推定器23は、(11)式に基づいて、誘導電動機30のすべり速度推定値ωs^を出力する。
+ω1*・(M*/L2*)・φ2d*+ΔVq−(r1*+r2′*
+Lσ*・s)・Iq) (12)
ただし、T1は推定応答を決める制御定数である。
−(r2′/M)・φ2d−ωr・(M/L2)・φ2q (13)
Vq=ω1・Lσ・Id+(r1+r2′+Lσ・s)・Iq
+ωr・(M/L2)・φ2d−(r2′/M)・φ2q (14)
電動機定数同定時は、d軸電流指令値Id*に周期電流変化分指令Idh*を加算するので、d軸電流制御器20の出力である電圧変動分ΔVdは基本波電圧変動分ΔVdbと周期電圧変動分ΔVdh(=ΔVd**)の和となる。後述するようにΔVdを積算すれば前記ΔVdbは電動機定数同定に無関係となる。それゆえ、定数同定に関係する部分だけを考慮すると、電圧指令演算器13の出力Vd*は(15)式で示される。
(15)
一方、d軸電動機電圧VdのIdhに関係する成分は(13)式より、(16)式で表すことができる。
Idh*=Idhとすれば、(15),(16)式から、d軸電流制御器20の出力の周期電圧変動分ΔVdhは(17)式で表される。
ただし、
Δ(r1+r2′)=(r1+r2′)−(r1*+r2′*) (18)
ΔLσ=Lσ−Lσ* (19)
すなわち、(r1+r2′)及びLσの基準値からの変動Δ(r1+r2′),ΔLσがあると、d軸電流制御器20には、基準値からの変動に応じて変動分ΔVdhが発生する。(17)式より、ΔVdhにはΔ(r1+r2′)とΔLσが含まれる。本実施形態は、ΔVdからΔ(r1+r2′)とΔLσとをそれぞれ独立に同定するものである。
Δr2′=Δ(r1+r2′)/(r1*/r2*+1) (21)
Δr1=Δ(r1+r2′)/(r2*/r1*+1) (22)
Δr2′=(r2*/r1*)・Δr1 (23)
ここで、r1*,r2*は1次抵抗基準値、2次抵抗基準値である。
前記した第1実施形態では方形波発生器101を用いてd軸電流指令値に方形波状信号(矩形波状信号)を加算したが、正弦波信号を加算することもできる。
+ΔLσ・ω・Ids・cosωt (24)
この(24)式をtについて0からπ/ωまで積分すると(25)式となる。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
前記した第1実施形態では抵抗変動分Δ(r1+r2′)、及び、漏れインダクタンス変動分ΔLσを同定したが、それに追加して、相互インダクタンス変動分ΔM′を同定することもできる。
−ω1・Lσ・Iq−ω1・(M/L2)・φ2q (27)
ただし、
M′=(M/L2)・M (28)
すなわち、図8の第3実施形態の誘導電動機30のd軸回路は、M′を含む項で記述することができ、かつr2′を含む項で記述される図2の第1実施形態の誘導電動機30のd軸回路とは等価であることが解る。
+Lσ*・s・Idh* (29)
一方、d軸電動機電圧VdのIdhに関係する成分は(27)式より、(30)式で表すことができる。
Idh*=Idhとすれば、(29),(30)式から、d軸電流制御器20の出力の周期電圧変動分ΔVdhは(31)式で表される。
+ΔLσ・s・Idh (31)
ただし、
Δr1=r1−r1* (32)
ΔLσ=Lσ−Lσ* (33)
ΔM′=M′−M′* (34)
さらに、先に第1実施形態の通りΔ(r1+r2′)、Δr1,Δr2′、及びΔLσが同定されており、電動機定数が再設定(補正)されているとすると、Δr1とΔLσは
Δr1=0 (35)
ΔLσ=0 (36)
となり、(31)式は(37)式となる。
すなわち、M′の基準値からの変動ΔM′、があると、d軸電流制御器20には、基準値からの変動に応じて変動分ΔVdhが発生する。(37)式より、ΔVdhにはΔM′が含まれる。本実施形態は、先にΔ(r1+r2′),Δr1,Δr2′、及びΔLσが同定し、電動機定数が再設定(補正)した後に、ΔVdhからΔM′を同定するものである。
前記した第3実施形態では方形波発生器101を用いてd軸電流指令値に方形波状信号(矩形波状信号)を加算したが、正弦波信号を加算することもできる。
この(38)式をtについてπ/(2ω)から3π/(2ω)まで積分すると(39)式となる。
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
10 インバータ
11 PWM発生器
12 座標変換器
13 電圧指令演算器
14 電流検出器
15 座標変換器
16,105,107,405 積分器
17 励磁電流指令発生器
18 速度指令発生器
19 速度制御器
20 d軸電流制御器
21 q軸電流制御器
22,402 速度推定器
23 すべり速度推定器
24 周波数演算器
25 1次抵抗設定値
26 1次抵抗+1次換算2次抵抗設定値
27 漏れインダクタンス設定値
30 誘導電動機
100,200 同定信号発生器
101 方形波発生器
102 1次遅れ回路
103,203 r1+r2′同期信号発生器
104,204 Lσ同期信号発生器
106 合成抵抗分離器
108 微分器
110 抵抗同定部
120 漏れインダクタンス同定部
201 正弦波発生器
300 制御装置
401 定数同定器
403 電圧指令演算器
404,408 M同期信号発生器
406 相互インダクタンス設定値
407 相互インダクタンス同定部
Claims (13)
- d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記誘導電動機の1次抵抗値をr1とし、1次換算2次抵抗値をr2′としたとき、
前記定数同定手段は、
前記方形波状信号の略一定振幅期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記電動機定数に含まれる前記1次抵抗値r1及び前記1次換算2次抵抗値r2′の合成値の変動分Δ(r1+r2′)を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記定数同定手段は、前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスの変動分を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御
装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、角周波数ωの正弦波信号、あるいは三角波信号であり、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号をnπ/ωから(n+1)π/ωまでの期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の1次抵抗と1次換算2次抵抗との合成抵抗の変動分を同定演算し、または(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記偏差に応じた値、あるいは前記d軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスの変動分を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 前記誘導電動機の1次抵抗値をr1とし、1次換算2次抵抗値をr2′とし、変動前の1次抵抗基準値をr1*とし、2次抵抗基準値をr2*としたとき、
1次抵抗変動分Δr1及び1次換算2次抵抗変動分Δr2′は、
前記合成値の変動分Δ(r1+r2′)から前記基準値r1*,r2*を用いて分離演算されることを特徴とする請求項1に記載の誘導電動機の制御装置。 - 変動前の基準値である1次抵抗設定値r1*に前記1次抵抗変動分Δr1を加算し、または変動前の基準値である1次換算2次抵抗設定値r2′*に前記1次換算2次抵抗変動分Δr2′を加算して前記電動機定数を求めることを特徴とする請求項4に記載の誘導電動機の制御装置。
- d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記誘導電動機の1次抵抗値をr1とし、1次換算2次抵抗値をr2′としたとき、
前記定数同定手段は、
前記方形波状信号の略一定振幅期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記電動機定数に含まれる前記1次抵抗値r1及び前記1次換算2次抵抗値r2′の合成値(r1+r2′)を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記定数同定手段は、
前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスを前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、角周波数ωの正弦波信号、あるいは三角波信号であり、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号をnπ/ωから(n+1)π/ωまでの期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の1次抵抗と1次換算2次抵抗との合成抵抗を同定演算し、または(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記偏差に応じた値、あるいは前記d軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスを前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 前記誘導電動機の1次抵抗値をr1とし、1次換算2次抵抗値をr2′とし、変動前の1次抵抗基準値をr1*とし、2次抵抗基準値をr2*としたとき、
1次抵抗r1及び1次換算2次抵抗r2′は、
前記合成値(r1+r2′)から前記基準値r1*,r2*を用いて分離演算されることを特徴とする請求項6に記載の誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記定数同定手段は、前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスの変動分を前記電動機定数として同定演算し、
前記同定演算された電動機同定定数に基づいて、前記誘導電動機を制御するための制御定数を設定した後に、
前記定数同定手段は、前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の相互インダクタンスの変動分を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、角周波数ωの正弦波信号、あるいは三角波信号であり、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号を(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスの変動分を同定演算し、
前記同定演算された電動機同定定数に基づいて、前記誘導電動機を制御するための制御定数を設定した後に、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号を(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記偏差に応じた値、あるいは前記d軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の相互インダクタンスの変動分を前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、方形波状信号であり、
前記定数同定手段は、前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスを前記電動機定数として同定演算し、
前記同定演算された電動機同定定数に基づいて、前記誘導電動機を制御するための制御定数を設定した後に、
前記定数同定手段は、前記方形波状信号の過渡変化期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を積分することにより、前記誘導電動機の相互インダクタンスを前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。 - d軸電流基準指令値と周期的に変化する周期信号の値に基づいてd軸電流基準信号を生成する回路と、
制御対象の誘導電動機に流れるd軸電動機電流と、前記d軸電流基準信号とが一致するように、前記d軸電動機電流を制御するd軸電流制御器と、
前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に基づいて、前記誘導電動機の電動機定数を同定演算し、前記誘導電動機に印加される電圧を、前記同定演算された電動機定数に基づいて演算される補償電圧を用いて制御する定数同定手段と、を備え、
前記周期信号は、角周波数ωの正弦波信号、あるいは三角波信号であり、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号を(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記d軸電動機電流と前記d軸電流基準信号との偏差に応じた値、あるいは前記d軸電流制御器の出力であるd軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の漏れインダクタンスを同定演算し、
前記同定演算された電動機同定定数に基づいて、前記誘導電動機を制御するための制御定数を設定した後に、
前記定数同定手段は、nを整数としたとき、前記正弦波信号、あるいは前記三角波信号を(n+1/2)π/ωから(n+3/2)π/ωまでの期間において、前記偏差に応じた値、あるいは前記d軸電圧変動分を、前記周期信号が正のとき同符号、負のとき異符号にして積分することにより、前記誘導電動機の相互インダクタンスを前記電動機定数として同定演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
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