JPH01110081A - 誘導電動機のベクトル制御駆動装置における起動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、誘導電動機のベクトル制御駆動装置における
起動方法に関する。

【従来の技術】

圧延ラインのタンデム主機やプロセスラインのドライブ
装置等においては、停止状態から回転を開始する際に高
応答又は高精度の速度制御特性が要求されており、この
要求を満すものとして、サイリスタレオナード制御され
る直流機並の速度制御特性を有するベクトル制御式交流
可変速電動機が、最近使用され始めている。 このベクトル制御式交流可変速電動機は、誘導電動機と
周波数変換器等のベクトル制御駆動装置を組合わせたも
のであり、制御される誘導電動機の特性を表わす定数（
例えば励磁インダクタンス）に基づいて界磁磁束とトル
クの指令値に応じた望ましい一次電流指令値をベクトル
量として演算し、この一次電流指令値を基準にして誘導
電動機の一次１：流を制御して界磁磁束及びトルクを時
々刻々、上記指令値に一致させるようにしたものである
。 又、このベクトル制御式交流可変速電動機に適用される
誘導電動機は、巻線形、かご形等その種類が問われない
ものであり、保守性、経済性の高いかご形誘導電動ａ−
を可変速運転できることから、前記交流可変速電動機は
、近年、種々の産業機器の動力源として多数用いられつ
つある。 上記ベクトルｆｆ／Ｉｌ１式交流可変速電動機に使用さ
れる誘導電動機は直流機と異なり、界磁巻線と電機子巻
線に分れておらず、励磁電流分とトルク電流分（二次電
流）の２要素を一次電流のみで制御しなくてはならない
ものである。このため停止中の回転トルクを零とするの
に従来は、前記電動機に対して停止中に前記一次電流を
流しておらず、運転開始と共に該電流を流すようにして
いた。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、前記の如く運転開始と共に前記誘導電動
機に一次電流を流した場合、該電動機には槽上９ンダク
タンスが存在するため、電動機定数で決まる時定数Ｔｆ
ｆｌにより、励磁電流分の立上がりに遅れが生じる。 従って、従来のベクトルｉ１／Ｉ＃式交゛流可変速電動
機においては、運転（回転）開始時は電動機トルク指令
値に対して実トルクが不足し、運転中に比べ速度制御特
性が劣るものとなっていた。即ち、上記可変速電動機は
起動特性が良好なものではないという問題があった。 ス、誘導電動機毎にその電動機定数に違いがあることか
ら、前記時定数Ｔｍ、ひいては立上りの遅れが異なるも
のとなる１例えば数千ｋｗの誘導雷！＠ＩＩＩにおいて
は、前記時定数Ｔ、が数秒となるものがあり、数十ｋｗ
の誘導電動機においては、前記時定数’ｒｍが１秒未満
である。 従って、例えば各ロールを多数の電動機でそれぞれｉ動
するタンデム圧延機においては、各スタンドのロール運
転開始時に各ロールの揃速性が得られず、張力変動等の
問題が生じて板破断や板材のオフゲージが生ずるときが
あった。

【発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、停止中の誘導電動機を運転開始する際に、起動特
性を改善して高応答及び高Ｖ！度の速度制御特性を得る
ことができる誘導ｔｅ８１のベクトル制御駆動装置にお
ける起動方法を提供することを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、誘導ｔ！１Ｉｌａｉのベクトル制御駆動装置
における起動方法において、ベクトル制御により！動さ
れる誘導電動機を起動する際に、前記電動機の停止中に
は、該電動機へ供給する一次電流を、励磁電流成分のみ
で、且つ、周波数零ｔｔｚのものとし、前記電動機を起
動するときには、前記一次電流を前記停止中の状態から
運転状態に制御することにより、前記目的を達成するも
のである。

【作用】

一般に、かご形誘導電動機等の誘導電動機を運転（回転
）する際には、所定の周波数の交流電源を一次側巻線に
印加して一次電流を流し、該一次巻線から回転磁束を発
生させる。前記電動機においては、この回転磁束による
電磁誘導現象で二次側導体（巻線形誘導電動機では二次
巻線である）に二次ＩＩＩＩｔ流が生じ、これら回転磁
束及び二次側電流のベクトル積で与えられる力により回
転トルクが発生する。 従って、一次側巻線に生じる磁束が回転磁束でない場合
には、二次（１Ｗｌ　ｉ流が流れないため、回転トルク
が生じない。 よって、誘導電動機をベクトル制御駆動装置で駆動制御
する際に該誘導電動機の停止時には、該電動機へ供給す
る一次電流を、励磁電流成分のみで、且つ、周波数が零

【ｈになるように周波数変換機能を有する電源装置（イ
ンバータ等がある）で制御すれば、回転磁束が生じない
ため励磁電流が流れた状態（このときの電流は直流とな
る）で磁束の空間的位置が固定し、励磁電流を流した状
態で電動機を停止させることができる。 この状態から、前記電動機の一次側にベクトル制御駆動
装置より励磁電流分と一トルク電流分のベクトル和であ
る一次電流をベクトル制御にて相回転させて該電動機を
起動させれば、運転開始時の励磁インダクタンスによる
励磁電流の時定数’ｒｍに応じた立上がり時間が不要と
なって回転トルクの立上がりに遅れが生じなくなり、速
度制御系として、運転開始時も運転中と同様に好ましい
速度制御特性を得られる。即ち、誘導電動機起動時のト
ルク低下を防止して所望の運転特性を得ることができる
。 従って、例えば冷間タンデムミルの主機に本発明を採用
すれば、各スタンドの駆動電動機特性の差に起因して生
ずる各スタンドの速度制御系のトルク立上がり特性のば
らつきを抑制することができる。 この結果、前記タンデム圧延機の起動時に生ずる不具合
、例えば板破断や板材のオフゲージを防止できる。 又、冷延鋼板を連続的に処理するプロセスラインで＃Ａ
帯の張力制御や銅帯のループ制御をする際に、該プロセ
スラインの駆動電動機に本発明を採用して制御すれば、
運転開始時の張力変動やループ制御の乱れを防止し、低
下できる。 【実施例】 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 この実施例は、すべり周波数制御方式のベクトル制御駆
動装置で駆動される誘導電動機に本発明方法を採用した
ものである。前記ベクトル制御駆動装置をブロック線図
で表わしたものを第１図に示す。 図のベクトル制御駆動装置には、誘導電動８１１０の回
転速度ωをパルス信号として検出するためのパルスジェ
ネレータ１２と、前記電動８１１０に運転中の目標速度
となる速度設定値０束に対して前記検出された回転速度
（以下、検出速度という）ωを減算してフィードバック
するための減算器１４と、速度誤差ω東−ωに従って、
前記電動ａ１０を速度制御するための操作量であるトル
ク電流成分の指令値ｉβを出力する速度制御器１６（減
算器１４と速度制御器１６で回転速度のフィードバック
制御を行う）と、前記電動１１１０の励磁電流成分の指
令値１αを出力するための励磁電流指令器１８と、運転
中に前記電動８１１ｏに印加するべき一次電流の指令値
（スカラ量）Ｉ＋ｔ”ｌを算出するための一次電流指令
値演算回路２ｏと、前記トルク電流成分の指令値ｉβと
励磁電流成分の指令値ｉαの比を算出する第１の除算器
２２と、算出された比に対する、前記電動１１１１０の
電動機定数（主に励磁インダクタンス及び二次抵抗）で
決まる時定数Ｔ１１の比から、前記電肱機１０のすべり
周波数の目標値となるすべり周波数設定値ω５ｉｌｌを
算出する第２の除算器２４と、算出されたすべり周波数
設定値ωｓｍに検出速度ωを加算し一次電流の角周波数
設定値０１重を算出するための加算器２６と、前記電動
機１０の一次電流瞬時指令値（ベクトル量）１１東を算
出するための一次電流瞬時指令値演算回路２８とが備え
られる。 前記ベクトル制御駆動装置には、又、前記電動機１０運
転中に前記一次電流指令値Ｉｉ１”ｌを前記演算回路２
８に入力し、一方、停止時は前記励磁電流成分の指令値
１αのみ前記演算回路２８に入力するように指令を切換
える一次電流指令切換えスイッチ３０と、前記電動機１
０運転中は、前記一次電流の角周波数設定値ω１冨を前
記演算回路２８に入力し、一方、停止時は前記角周波数
設定値ω１東に零（ｒａｄ／ｓｅｃ　）を入力するよう
切換える一次電流角周波数の指令切換えスイッチ３２と
、前記演算回路２８から出力された一次電流瞬時指令値
１１冨から前記電動機１０に印加される一次電流の検出
値１１を減するための減算器３４と、一次電流誤差１，
３１１−１により電流制御するための操作量である電力
変換器３８への指令を出力する電流制御器３６（減算器
３４と電流制御器３６で一次電流のフィードバック制御
を行う）と、出力された電流制御指令に従って前記電動
機１０への入力電源の周波数、電圧、電流を制御するた
めのインバータからなる電力変換器３８と、該電力変換
器３８から前記な動ａｉｏへ伝達される一次電流１１を
検出するための電流検出器３９とが備えられる。 なお、前記各々の切換えスイッチ３０．３２は、押しボ
タンスイッチ４０からの運転・停止信号に応じて動作す
る運転・停止シーケンス回路４２により、切換え動作す
るようになっている。 以下、実施例の作用を説明する。 この実施例において、誘導電動８１１０を運転している
際には、一次電流指令切換えスイッチ３゜及び一次電流
角周波数の指令切換えスイッチ３２は、図に示すように
、各々運転ｆｆ！ｆ３０Ａ、３２Ａに投入されている。 この状態において、減算器１４で速度設定値ω東と前記
電動機の検出速度ωの差を算出し、この差に基づき速度
制御器１６で、トルク電流成分の指令値ｉβを算出する
。これにより回転速度の７−イドバック制御が行われて
いる。 そして、一次電流指令値演算回路２０で、前記指令値ｉ
βと励磁電流成分指令値ｉαの自乗和ｒＴＴｒ下］アＴ
を演算して一次電流指令値１１ｔ１”ｌを算出する。算
出された一次電流指令値１１ｔ”ｌは、前記切換えスイ
ッチ３０を介して一次電流瞬時指令値演算回路２８へ入
力される。 又、除算器２４から出力されたすべり周波数設定値ωｓ
Ｘと検出速度ωが加算器２６で加算されて一次電流の角
周波数設定値ω１宜（＝ω、Ｘ＋ω）となり、この角周
波数設定値ω１翼は、前記切換えスイッチ３２を介して
前記演算回路２８に入力される。 この演算回路２８においては、入力された一次電流指令
値１ｉ１”ｌ及び角周波数設定値ω１８から誘導＠動機
１０の一次電流のベクトル量を制御するための一次電流
瞬時指令値１１Ｎ−を算出しする。算出された該指令値
１１冨は、減算器３４で一次電流検出値１１が減じられ
一次電流誤差ｉ１”−ｉｌが算出される。この一次電流
誤差Ｉ９”−１％は、電流制御する指令値として電流制
御器３６に入力される（これにより一時電流のフィード
バック制御が行われる）、該電流制御器３６は、前記指
令値ｉ、＋１−ｉｔに従って電力変換器３８を制御する
ことにより、誘導ｔｍ機１０へ出力する一次電流の瞬時
値を制御して、励磁電流分とトルク電流分を制御し、該
電動機１０の運転をベクトル制御する。 一方、前記誘導電動機１０の停止中においては、前記各
切換えスイッチ３０．３２を停止１１！１３０Ｂ、３２
Ｂに切換える。このように各切換えスイッチ３０．３２
を切換えることにより、一次電流指令値Ｉｉ１冨ｌを励
磁電流成分１αのみとし、一次電流の角周波数設定値ω
１電の値を零（ｒａｄ／ＳａＣ）とする。 これにより、前記電力変換器３８から前記′ｒ４ａ８１
１０へ出力される一次電流は、励磁電流成分のみで、且
つ、周波数零）ｈのものとなる。従って、前記電動８１
１０の主磁束は相回転しない空間的位置が固定した一定
の大きさのものとなる。 又、主磁束に相回転がないため、すべり周波数が零（ｒ
ａｄ／ｓｅｃ　）となり、電動機１０二次側に起電力が
生じなくなり、直流機の電機子電流に相当する二次ｆｌ
ｌＩｉ４流が流れない、誘導電Ｗｂ機１０の回転トルク
は、この二次ｆｌｌ！１′＠流と主磁束とのベクトル積
で生ずるため、前記電動ａｉｏの回転トルクは零となる
。 更に、この状態においては、この電動ｎ１０の軸が外部
より回転力が加わって回転させられた場合には、空間的
位置が固定した主磁束が存在するため、その主磁束の大
きさに応じた拘束トルクが生ずることとなる。 前記型’Ｉｈ　ａｌｌｌ　０を起動する際には、前記停
止状態から前記切換えスイッチ３０．３２を停止状態ｆ
１１３０Ｂ、３２Ｂから運転側、３０Ａ、３２Ａに切換
えし、速度設定値ω冨及び励磁電流成分の指令値ｉβを
制御して、誘導電動機１０の運転を開始する。既に停止
中に前記電動８１１０に主磁束が加えられているため、
励磁が立上がっており、前記時定数Ｔｌｌに無関係に励
磁の立上がった状態から電動機１０を起動できる。 従って、起動時に、誘導電動８１１０の磁束（励磁電流
）の立上がりの遅れによる始動トルクの低下をきたすこ
となく、該電動機１０の運転を開始することができる。 このため、起動時の速度制御特性を改善することができ
る。 【発明の効果１ 以上説明した通り、本発明によれば、誘導電動機を停止
状態から運転を開始する際に、起動特性を改善して高応
答及び高精度の速度制御特性を得ることができるという
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る誘導電！＠機のベクトル
制御可変速装置の原理的な椙成を示すブロツク線図であ
る。 １０・・・誘導電動機、 １２・・・パルスジェネレータ、 １４・・・減算器、 １６・・・速度制御器、 １８・・・励磁電流指令器、 ２０・・・一次電流指令値演算回路、 ２２．２４・・・第１、第２の除算器、２６・・・加算
器、 ２８・・・一次電流瞬時指令値演算回路、３０・・・一
次電流指令切換えスイッチ、３２・・・一次を流力周波
数の指令切換えスイッチ、３４・・・減算器、 ３６・・・電流制御器、 ３８・・・電力変換器、 ４０・・・押しボタンスイッチ、 ４２・・・運転・停止シーケンス回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベクトル制御により駆動される誘導電動機を起動
   する際に、 前記電動機の停止中には、該電動機へ供給する一次電流
   を、励磁電流成分のみで、且つ、周波数零Ｈｚのものと
   し、 前記電動機を、起動するときには、前記一次電流を前記
   停止中の状態から運転状態に制御するようにしたことを
   特徴とする誘導電動機のベクトル制御駆動装置における
   起動方法。