JPH01110091A - Variable speed controller for induction motor - Google Patents
Variable speed controller for induction motorInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、速度を直接検出する装置を不要にした、高性
能の誘導電動機可変速制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a high-performance variable speed control device for an induction motor that eliminates the need for a device that directly detects speed.
速度を直接検出する装置を不要とした高性能な誘導電動
機可変速装置の例として、出願人は第5図の様なPWM
インバータlを電源とし、その制御にベクトル1fil
i#原理を応用した可変速制御装置を出願している(特
願昭60−21262号:以下、単に出願済み装置とも
云う。)0
ベクトル制御の原理そのものについては、既に多くの文
献等に発表されて公知であるが(例えば、「富士時報」
@53巻、第9号、P640〜648″交流機のトラン
スベクトル制御”の項参照。)、ここで簡単に説明する
。As an example of a high-performance induction motor variable speed device that does not require a device that directly detects the speed, the applicant has developed a PWM motor as shown in Figure 5.
Inverter l is used as a power source, and vector 1fil is used for its control.
An application has been filed for a variable speed control device that applies the i# principle (Japanese Patent Application No. 60-21262: hereinafter simply referred to as the applied device) 0 The principle of vector control itself has already been published in many documents, etc. Although it is publicly known (for example, "Fuji Jiho")
@Volume 53, No. 9, P640-648, see section ``Transvector control of alternating current machine''. ), will be briefly explained here.
誘導機のベクトル制御は電動機の電流、電圧等をベクト
ル量とみなし、固定子巻線上から観測すると交流量とな
っているこれらのRを、電動機の回転磁界上から観測し
て直流量に変換し、これを磁界に平行な成分と直交する
成分とに分離してそれぞれ独立に制御しようとするもの
である。Vector control of an induction machine considers the current, voltage, etc. of the motor as vector quantities, and converts these R, which are AC quantities when observed from the stator windings, into DC quantities when observed from the rotating magnetic field of the motor. , this is separated into a component parallel to the magnetic field and a component perpendicular to the magnetic field, and each component is controlled independently.
第6図は、誘導機の一次電流ベクトル11を固定座標α
軸、β軸(固定子巻線上にとった座標系)上の成分ia
、 iβと回転座標M軸、T軸(磁束上にとった軸=i
M軸、これと直交する軸をT軸とした座標系)上の成分
IM t ITに分離した状態を示すものである。即ち
、同図は固定子座標(α−β)と回転座標(M−T)上
の6量の関係を示す。なお、矢印を付してベクトル量を
示すが、以下特に必要な場合の外はその区別をしないも
のとする。FIG. 6 shows the primary current vector 11 of the induction machine at a fixed coordinate α
axis, component ia on the β axis (coordinate system taken on the stator winding)
, iβ and rotational coordinates M axis, T axis (axis taken on magnetic flux = i
This shows a state where the image is separated into components IM t IT on a coordinate system in which the M-axis and the T-axis are perpendicular to the M-axis. That is, the figure shows the relationship between six quantities on the stator coordinates (α-β) and the rotating coordinates (MT). Note that although vector quantities are shown with arrows, the distinction will not be made hereinafter unless particularly necessary.
こ\で、第5図により、速度検出器なしベクトル制御装
置について説明する。Now, a vector control device without a speed detector will be explained with reference to FIG.
@5図において、誘導電動機2の一次電流は、3相−2
相変換器12で2相量ia、 iβに変換される。また
、この量はベクトル回転器(VD)11により回転座標
(M−T座標系)量IM * ITに座標変換される。@ In diagram 5, the primary current of the induction motor 2 is 3-phase -2
The phase converter 12 converts it into two phase quantities ia and iβ. Further, this quantity is coordinate-transformed by a vector rotator (VD) 11 into a rotational coordinate (MT coordinate system) quantity IM*IT.
このときM軸すなわち磁束軸は、後述する篭城モデル式
磁束演算器(単に、電流モデルとも云う。)10により
演算された磁束の位相φlにより決定される。この座標
変換は次式により行われる。At this time, the M axis, that is, the magnetic flux axis, is determined by the phase φl of the magnetic flux calculated by a siege model type magnetic flux calculator (also simply referred to as a current model) 10, which will be described later. This coordinate transformation is performed using the following equation.
この様に一次電流11 をIM s ITに分離すれば
、IMは磁束を作る成分(磁化1!流)となりITはト
ルクを作る成分(トルク電流)となるのは、良く知られ
ているところである。It is well known that if the primary current 11 is separated into IM s IT in this way, IM becomes the component that creates magnetic flux (magnetization 1! current) and IT becomes the component that creates torque (torque current). .
磁化電流指令、+は、磁束指令演算器4の出力W2 を
微分回路3に通した結果として与えられる。The magnetizing current command, +, is given as a result of passing the output W2 of the magnetic flux command calculator 4 through the differentiating circuit 3.
磁束一定制御の場合は、演算器4は一定のF2 を与え
、又、高速領域で速度に依存して弱め界磁制御を行う場
合は、演算器4は速度上昇につれて減少してい< F2
を与える。微分回路3は次式の演算を行う。In the case of constant magnetic flux control, the calculator 4 gives a constant F2, and in the case of speed-dependent field weakening control in a high-speed region, the calculator 4 gives a constant F2, which decreases as the speed increases.
give. The differentiating circuit 3 performs the calculation of the following equation.
磁化電流指令−は、ベクトル回転器11により一次電流
から変換された−と加算点14で比較され、この偏差が
PI(比例積分)l1m器6によ→骨
り増幅され、電動機の一次電圧ベクトル指令vlのM軸
成分vMを与える。速度は調節ループ200内の調節器
25の出力として演算されるが、この原理については後
述する。The magnetizing current command - is compared with - converted from the primary current by the vector rotator 11 at the addition point 14, and this deviation is amplified by the PI (proportional integral) l1m unit 6, and the primary voltage vector of the motor is Give the M-axis component vM of the command vl. The speed is calculated as the output of the regulator 25 in the regulation loop 200, the principle of which will be explained later.
一方、速度設定器100より与えられた指令値N は、
加算点13にて調節器25の出力である速度推定値ω7
と比較され、この偏差はPI調節器5により増幅されト
ルク電流指令ET となる。この1T4Iはベクトル
回転器11により作られたlyと加算点15で比較され
、この偏差はPIg節器7→脣
で増幅され、−次電圧ベクトル指令vl のT軸成分v
T となる。このVM 、 Verは座標変換回路8
に入力され、電流モデル10により演算された磁束の位
相φIICより、次式の如く固定子座標量に変換される
。On the other hand, the command value N given from the speed setting device 100 is
At the addition point 13, the estimated speed value ω7 which is the output of the regulator 25
This deviation is amplified by the PI regulator 5 and becomes the torque current command ET. This 1T4I is compared with ly produced by the vector rotator 11 at the addition point 15, and this deviation is amplified at the PIg moderator 7→extension, and the T-axis component v of the -th voltage vector command vl
It becomes T. This VM, Ver is the coordinate conversion circuit 8
The magnetic flux phase φIIC calculated by the current model 10 is converted into a stator coordinate quantity as shown in the following equation.
固定子鹿S量に変換された一次電圧指令Vヶ 。Primary voltage command V converted into fixed fawn S quantity.
Vβハ、パルス発生回路9でインバータパルスに変換さ
れ、PWMインバータlに与えられ誘導電動機2へ給電
されることになる。ここで、電動機の電嶌、電圧を座標
変換する際に用いる磁束の位相φ□は*mモデルlOに
より、次式で演算される。The pulse Vβ is converted into an inverter pulse by the pulse generating circuit 9, and is applied to the PWM inverter 1 to be supplied to the induction motor 2. Here, the phase φ□ of the magnetic flux used when converting the coordinates of the voltage and voltage of the motor is calculated by the following equation using the *m model IO.
φニーfω1dを/(ω2+ω、 )dt ・旧
・・ (3)(a)t(1・式より、磁束の位相φ1は
IM tiT′及び速度Nを人力とし、電動機定数(
R2゜M%)が既知であれば演算できることがわかる。φ knee fω1d / (ω2 + ω, ) dt Old... (3) (a) t (1) From the formula, the phase φ1 of the magnetic flux is IM tiT' and the speed N is human power, and the motor constant (
It can be seen that the calculation can be performed if R2°M%) is known.
なお、磁束一定制御、または磁束がゆるやかに変化する
場合は、(4)式のTtTzxQとすることも可能であ
る。すべり角速度演算器101は(4)式を、また積分
器102は(3)式の演算をそれぞれ実行する。Note that in the case of constant magnetic flux control or when the magnetic flux changes slowly, it is also possible to use TtTzxQ in equation (4). The slip angular velocity calculator 101 executes the calculation of equation (4), and the integrator 102 executes the calculation of equation (3).
速度検出器を持たない誘導機を速度制御するための原理
は、電動機の磁束の位相φがすべり角速度ω と回転子
角速度ω2の和を積分して得られること((3) *
(4)式の電覧モデル)、またφは別の手段、即ち電動
機電圧、電流を用いて演算する電圧モデルにて得る方法
や、直接検出する方法等によっても得られる事に着目し
て、この両手段で得られる磁束位相を一致させることに
より、回転子速度を間接的に得ようとすることにある。The principle for controlling the speed of an induction machine without a speed detector is that the phase φ of the magnetic flux of the motor can be obtained by integrating the sum of the slip angular velocity ω and the rotor angular velocity ω2 ((3) *
(4) electric model), and that φ can also be obtained by other means, such as a voltage model that calculates using the motor voltage and current, or a direct detection method. The aim is to indirectly obtain the rotor speed by matching the magnetic flux phases obtained by these two means.
こ\で、速度実際値ω2のかわりに、速度推定値ω2を
用いて磁束全演算する場合を考える。この両者が一致し
ている場合は、次の(5)式が成り立つ。Now, let us consider a case where the estimated speed value ω2 is used instead of the actual speed value ω2 to perform all magnetic flux calculations. If both of them match, the following equation (5) holds true.
このとき、電動機内の磁束の位相と制御回路内で演算さ
れたそれとは一致している。いま、ω2がω2よりΔω
2だけ大きくなったとする。この場合、電動機内の磁束
の角速度と制御回路内で演算されたそれとは偏差Δω2
を有しているため、それらを積分して得られる磁束の位
相に偏差Δφが生じる。この偏差を雰にする調節ループ
が、第5図の符号200である。電動機内の磁束をでき
るだけ正しく検出するために、ここでは、電動機の一次
電圧、−次電流および電動機定数から磁束を演算する電
圧モデル法を用いている。At this time, the phase of the magnetic flux within the motor matches that calculated within the control circuit. Now, ω2 is Δω than ω2
Suppose that it becomes larger by 2. In this case, the angular velocity of the magnetic flux in the motor and that calculated in the control circuit are a deviation Δω2
Therefore, a deviation Δφ occurs in the phase of the magnetic flux obtained by integrating them. An adjustment loop that takes into account this deviation is designated by reference numeral 200 in FIG. In order to detect the magnetic flux inside the motor as accurately as possible, a voltage model method is used here in which the magnetic flux is calculated from the motor's primary voltage, secondary current, and motor constants.
第5図の22が電圧モデル式磁束演算器(単に、電圧モ
デルとも云う。)である。ここで、電圧モデルを簡単に
説明する0電圧モデルは次式により二次鎖交磁束F2を
演算するが、その構成例を第7図に示す。Reference numeral 22 in FIG. 5 is a voltage model type magnetic flux calculator (also simply referred to as a voltage model). Here, the zero voltage model, which briefly explains the voltage model, calculates the secondary interlinkage flux F2 using the following equation, and an example of its configuration is shown in FIG.
(6)l(7)式から磁束は電動機−大電圧、−次電流
ベクトルを正しく検出し、電動機定数を正確に測定して
おくことにより、求められることがわかる。また、二次
鎖交磁束F2を固定座標α軸。(6) It can be seen from equation (7) that the magnetic flux can be obtained by correctly detecting the motor-large voltage and -order current vectors and accurately measuring the motor constants. In addition, the secondary interlinkage flux F2 is fixed on the α axis.
β軸(固定子巻線上にとった座標系)上の成分F; 、
、、l)で表すと、次の(8)式となる。Component F on the β axis (coordinate system taken on the stator winding);
,,l), the following equation (8) is obtained.
これらを公知のVA(ベクトルアナライザ)23に入力
すると、磁束の位相φ9が次のような二相量として求ま
る。When these are input into a known VA (vector analyzer) 23, the phase φ9 of the magnetic flux is determined as the following two-phase quantity.
これらの値はベクトル回転器24に入力され、電流モデ
ルで演算された磁束の位相φ□との偏差を(11)式で
演算する。なお、磁束の位相φ1もφ9と同様に、(1
0)式の如く成分の形式で表す。These values are input to the vector rotator 24, and the deviation from the phase φ□ of the magnetic flux calculated using the current model is calculated using equation (11). Note that the phase φ1 of the magnetic flux is also (1
0) Expressed in the form of components as shown in the formula.
−sinψvcO3ψI CO3ψ、 5Lllψ工
第8図に偏差が生じた場合のベクトル図の例を示す。Δ
φの極性は、この場合、φIを基準に正転方向(反時計
方向)を正とする。従って第8図の場合、Δφく0とな
る。(11)式により求められた偏差Δφは調節器25
に入力され、こ−で偏差を積分し、角速度ω7を出力す
る。第8図の場合、調節器25は負方向へ積分する。こ
のω7は加算点103にてω、と加算され、出力である
ω、は、積分器102にて積分され、(3)式の演算に
より磁束の位相φ1が求まる。すなわち、調節ループ2
00により、調節器25はこの偏差Δφが零になるよう
に動作し、磁束の位相が一致すると、原則的には電動機
内と制御装置内の磁束の回転角速度ω1とが、(12)
式のように一致する。-sinψvcO3ψI CO3ψ, 5Lllψ Figure 8 shows an example of a vector diagram when a deviation occurs. Δ
In this case, the polarity of φ is positive in the forward rotation direction (counterclockwise direction) based on φI. Therefore, in the case of FIG. 8, Δφ is 0. The deviation Δφ obtained by equation (11) is determined by the controller 25.
The deviation is integrated here and the angular velocity ω7 is output. In the case of FIG. 8, regulator 25 integrates in the negative direction. This ω7 is added to ω at an addition point 103, and the output ω is integrated by an integrator 102, and the phase φ1 of the magnetic flux is determined by calculating equation (3). That is, adjustment loop 2
00, the regulator 25 operates so that this deviation Δφ becomes zero, and when the phases of the magnetic flux match, in principle, the rotational angular velocity ω1 of the magnetic flux in the electric motor and in the control device becomes (12)
Matches like expression.
ω1−ω9+ω5=ω2+ω、 ・・・・・・
(12)ここで、Δφが零のとき、トルク?[、磁化電
流の指令値と実際値とがそれぞれ一致するので、(4)
式から明らかなように、すべり角速度指令値
値ω3は、すべり角速度指令値ω8 と一致する。ω1-ω9+ω5=ω2+ω, ・・・・・・
(12) Here, when Δφ is zero, torque? [, Since the command value and the actual value of the magnetizing current match, (4)
As is clear from the equation, the slip angular velocity command value ω3 matches the slip angular velocity command value ω8.
以上のことから、ml器25の出力ω7は、回転角速度
の推定値讐2となる。From the above, the output ω7 of the ml unit 25 becomes the estimated value ω2 of the rotational angular velocity.
第5図の例では、磁束演算に(6)t(7)式で示され
た電圧モデルを用いている。電圧モデルによる磁束演算
の場合、電動機電圧の十分高い領域では、演算精度は比
較的良いが、電圧が低くなるにつれて精度が悪くなる欠
点を持っている。この主な原因は、演算式に含まれてい
る一次抵抗(R1)の電圧降下である。−次抵抗電圧降
下は通常、定格電動機電圧に対し数パーセントであり、
速度に無関係に一定値である。また、電動機電圧の中で
大きな割合を占める誘起電圧は、磁束一定の場合、速度
に比例する。そのため、速度が下がるにつれ誘起電圧は
小さくなり、一方、−次抵抗電圧降下は一定値であるた
め、−次抵抗電圧降下の電動機電圧に対して占める割合
が大きくなる。抵抗は、一般的に温度上昇と共に増加す
る傾向にあるため、正確な値を把握しにくい。このため
、この抵抗の設定精度がこの磁束演算精度に直接影響す
る。また、イ/パータから電動機までのケーブルによる
電圧降下や、トランジスタやGTOサイリスタなど電力
用半導体のオン電圧降下なども誤差の大きな原因となる
。このように、従来の電圧モデルを用いた場合、低速で
の磁束演算精度ひいては速度推定精度が低下し速度制御
性能が著しく低下するという問題を有している。In the example shown in FIG. 5, the voltage model shown by equations (6) and (7) is used for magnetic flux calculation. In the case of magnetic flux calculation using a voltage model, calculation accuracy is relatively good in a sufficiently high motor voltage range, but the accuracy deteriorates as the voltage decreases. The main cause of this is the voltage drop across the primary resistance (R1) included in the calculation equation. -The resistive voltage drop is typically a few percent of the rated motor voltage;
It is a constant value regardless of speed. Further, the induced voltage, which occupies a large proportion of the motor voltage, is proportional to the speed when the magnetic flux is constant. Therefore, as the speed decreases, the induced voltage becomes smaller, and on the other hand, since the -th order resistance voltage drop is a constant value, the ratio of the -th order resistance voltage drop to the motor voltage increases. Resistance generally tends to increase as temperature rises, so it is difficult to determine its exact value. Therefore, the setting accuracy of this resistance directly affects the accuracy of this magnetic flux calculation. In addition, voltage drops due to cables from the I/P to the motor and on-voltage drops of power semiconductors such as transistors and GTO thyristors are also major causes of errors. As described above, when the conventional voltage model is used, there is a problem in that the accuracy of magnetic flux calculation at low speeds and thus the accuracy of speed estimation decreases, resulting in a significant decrease in speed control performance.
したがって、本発明は直接速度を検出する手段を設ける
ことなく、低い速度においても高性能な速度制御を可能
とする、誘導機の可変速制御装置を提供することを目的
とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a variable speed control device for an induction motor that enables high-performance speed control even at low speeds without providing a means for directly detecting speed.
磁化電流、トルク電流の各指令値、電動機2次磁束指令
値、磁束の回転角速度および電動機定数から電流1次ベ
クトルと直交する電動機1次電圧ベクトルの成分(第1
成分)を演算する#!lの演算手段と、電動機から検出
される電動機1次電圧ベクトルの1次電流ベクトルと直
交する成分(第2成分)を演算する演算手段と、前記第
1成分と第2成分との偏差を零となるように調節する調
節手段と、を設け、該II!節手段の出力を電動機回転
角速度の推定値として用いる。The component of the motor primary voltage vector orthogonal to the current primary vector (the first
component) #! a calculation means for calculating a component (second component) orthogonal to the primary current vector of the motor primary voltage vector detected from the motor; and adjusting means for adjusting the II! The output of the node means is used as an estimated value of the motor rotational angular velocity.
速度検出器を持たない誘導機を速度制御するために、電
動機の磁束の位相φがすべり角速度ω5と回転子角速度
ω2の和を積分して得られること((a) t (4)
式の電流モデル)、またφは電動機電圧からも得られる
事に着目して、この両手段で得られる磁束位相を一致さ
せるようにすることにより回転子速度を間接的に得、低
速度でも高性能な速度検出器なしの速度制御t”可能に
する。In order to control the speed of an induction machine without a speed detector, the phase φ of the magnetic flux of the motor can be obtained by integrating the sum of the slip angular velocity ω5 and the rotor angular velocity ω2 ((a) t (4)
By focusing on the fact that φ can also be obtained from the motor voltage, the rotor speed can be obtained indirectly by matching the magnetic flux phases obtained by both methods, and even at low speeds, high speeds can be obtained. Enables speed control without a high-performance speed detector.
第1図は本発明の実施例全示す構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an entire embodiment of the present invention.
速度を演算するための基本原理は出願済み装置の場合と
同じであるが、1pIWJループ300を設けた点、す
なわち速度を演算する調節器の入力が出願 ′済み
装置と異なっている。The basic principle for calculating the speed is the same as in the applied device, but the difference is that the 1pIWJ loop 300 is provided, that is, the input of the regulator for calculating the speed is different from the applied device.
第1図について説明する。FIG. 1 will be explained.
まず、3相−2相変換器21の出力である電動機−次電
圧ベクトルv1から、ベクトル回転器3゜により、電流
ベクトル11の固定軸αからの角度I(第7図参照)を
用いて、電流ベクトルと直交する電圧ベクトルv1の成
分v1δ(電圧無効成分)を演算し、これを速度推定回
路32に入力する。First, from the motor-secondary voltage vector v1 which is the output of the three-phase to two-phase converter 21, using the angle I from the fixed axis α of the current vector 11 (see FIG. 7) using the vector rotator 3°, A component v1δ (voltage invalid component) of the voltage vector v1 orthogonal to the current vector is calculated and inputted to the speed estimation circuit 32.
なお、ベクトル回転器30は次式の如き演算を行う。Note that the vector rotator 30 performs calculations as shown in the following equation.
・・・・・・ (13) こ−に、Vl−(v、v)である。・・・・・・(13) Here, Vl-(v, v).
1α 1β
電流推定回路32では、磁化電流、トルク電流の各指令
値iM、IT、磁束指令値F2、磁束の角速度ω1およ
び電動機定数から電圧無効成分の指令値v1δ を演算
し、これとベクトル回転器30から与えられる無効電圧
実際値v1δとの偏差ΔV□δが零になるよう、内部の
調節器にて所定のHffJ演算を行い、速度推定値ωv
を出力する。1α 1β The current estimating circuit 32 calculates a voltage reactive component command value v1δ from the magnetizing current, torque current command values iM, IT, magnetic flux command value F2, magnetic flux angular velocity ω1, and motor constant, and calculates the voltage reactive component command value v1δ from this and the vector rotator. The internal controller performs a predetermined HffJ calculation so that the deviation ΔV□δ from the actual reactive voltage value v1δ given from 30 becomes zero, and the estimated speed value
Output.
この速度推定回路32は角度β(第6図参照)も出力す
るが、これは加算点31にて先に説明したφ□と力ロ算
され、角度eが演算される。また、速度推定値ωV(ω
7とも記す)は第5図の場合と同じく、刀口算点103
と13に与えられる。速度推定回路32の内N5構成に
ついては、後述する。This speed estimating circuit 32 also outputs an angle β (see FIG. 6), which is multiplied by the previously described φ□ at an addition point 31 to calculate an angle e. Also, the estimated speed value ωV(ω
7) is the same as in Figure 5, the Toguchi score is 103.
and given to 13. The configuration of N5 of the speed estimation circuit 32 will be described later.
第2内は電動機1次電先と1次電圧との関係を説明する
ためのベクトル図である。同図から明らかなように、電
圧無効成分v1δは電流1次々クトル11と直交してお
り、−次抵抗(R1)の電圧降下とは無関係な量である
。したがって、この値を用いて速度を推定すれば、超低
速時でも電動機の磁束と電流モデルの磁束とを一致させ
ることができ、その結果として速度が高精度に演算でき
ることになる。The second part is a vector diagram for explaining the relationship between the motor primary voltage and the primary voltage. As is clear from the figure, the voltage reactive component v1δ is orthogonal to the current first-order vector 11, and is an amount unrelated to the voltage drop across the negative-order resistance (R1). Therefore, if the speed is estimated using this value, the magnetic flux of the motor and the magnetic flux of the current model can be matched even at extremely low speeds, and as a result, the speed can be calculated with high accuracy.
ところで、速度推定値と実際値とがずれると、制御装置
内(電流モデル)で演算される磁束軸(M軸)と、電動
機内の磁束軸(M軸)とにずれが生じる。このときの電
圧、電流ベクトルの関係を第3A図、第3B図に示す。By the way, when the estimated speed value and the actual value deviate, a deviation occurs between the magnetic flux axis (M-axis) calculated within the control device (current model) and the magnetic flux axis (M-axis) within the electric motor. The relationship between the voltage and current vector at this time is shown in FIGS. 3A and 3B.
なお、第3A図は電動機が駆動状態の場合、第3B図は
制動状態の場合であり、両図ともM軸がM@に比べて角
度が進んでいる場合を示している。Note that FIG. 3A shows the case when the electric motor is in the driving state, and FIG. 3B shows the case when the electric motor is in the braking state, and both figures show the case where the M axis is angularly advanced compared to M@.
先ず、@3A図から説明する。いま、電動機に流す電流
の大きさを一定とすると、この電流のM軸成分IMは同
図の場合、I M > 1y1となる。First, we will explain from Figure @3A. Now, assuming that the magnitude of the current flowing through the motor is constant, the M-axis component IM of this current is IM>1y1 in the case of the same figure.
これは、電動機磁束の方が大きいことを示し、誘→肴
起電圧の大きさも、lEz1>lEz lの如く大きく
なる。こ\で、電動機定数81.L、の値は変化しない
ものとして一次電圧を求めると、その→簀
関係も、lvl l>Ivl iとな、す、δ軸成分
の関係も、Vユδ〉V□δとなる。このように、磁束軸
にずれが生ずると、その変化は電圧ベクトルのδ軸成分
に影響する。したがって、電圧ベクトルのδ軸成分に着
目してその調節を行なうことにより、磁束軸のずれをな
くすことが可能になるわけである。なお、同図でM軸と
M軸とを一致させるためには、M軸を反時計方向に回転
させる必要があるが、これは第1図のω7を増加させる
ことに相当する。This indicates that the motor magnetic flux is larger, and the magnitude of the induced->induced electromotive force also increases as lEz1>lEzl. Here, the motor constant is 81. When the primary voltage is determined assuming that the value of L does not change, its → relationship is lvl l>Ivl i, and the relationship of the δ-axis component is Vyuδ>V□δ. In this way, when a shift occurs in the magnetic flux axis, the change affects the δ-axis component of the voltage vector. Therefore, by focusing on and adjusting the δ-axis component of the voltage vector, it becomes possible to eliminate the deviation of the magnetic flux axis. Note that in order to make the M-axis coincide with the M-axis in the figure, it is necessary to rotate the M-axis counterclockwise, which corresponds to increasing ω7 in FIG. 1.
!
@3B図の場合も[3A図の場合と同じくM軸がM軸よ
りも進んでいるので、M軸を反時計方向に回転させる必
要がある。しかし、この場合は同図の関係から、 Vi
δ(V+δとなり、その偏差ΔV□δの極性が第3A図
の場合と異なるので、制動時には偏差Δv1δの極性を
反転させるようにする。なお、制動、駆動状態の判別は
、電圧ベクトルのγ軸成分(Vl、)によって容易に行
うことができる。すなわち、このr軸成分は電圧ベクト
ルの有効成分であることから、駆動時には正、制動時に
は負となるからである。! @ In the case of figure 3B, the M-axis is ahead of the M-axis as in the case of figure 3A, so it is necessary to rotate the M-axis counterclockwise. However, in this case, from the relationship in the same figure, Vi
δ(V+δ), and the polarity of the deviation ΔV□δ is different from that shown in Figure 3A, so the polarity of the deviation Δv1δ is reversed when braking.The braking and driving states can be determined using the γ axis of the voltage vector. This can be easily done using the component (Vl, ).That is, since this r-axis component is an effective component of the voltage vector, it is positive during driving and negative during braking.
このように、速度を演算するに当たっては駆動。In this way, when calculating speed, we use driving.
制動を考慮する必要があるが、いずれにしても電圧無効
成分に着目することにより、2つの磁束軸のずれをなく
すことができる。Although it is necessary to consider braking, in any case, by focusing on the voltage reactive component, it is possible to eliminate the misalignment of the two magnetic flux axes.
第4図は速度推定回路の具体例を示すブロック図である
。同図において、321は極座標変換を行う公知のに/
p変換器、322はv1δ演算器、323は加算点、3
24は極性切替回路、325は調節器である。FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of the speed estimation circuit. In the figure, 321 is a well-known system that performs polar coordinate transformation.
p converter, 322 is a v1δ calculator, 323 is an addition point, 3
24 is a polarity switching circuit, and 325 is a regulator.
すなわち、k/p変侠器321は、トルク電流指令値I
Tおよび磁化電流指令IMを極座標量に変換する。その
関係式は、次のとおりである。That is, the k/p converter 321 changes the torque current command value I
Convert T and magnetizing current command IM into polar coordinate quantities. The relational expression is as follows.
β−taII(i7 / IM ) ・”・
(14)これらの量と磁束の回転角速度ω、と磁束指令
値F2 と電動機定数から、演算器322は電圧無効成
分指令値v1δを演算する。これは、電圧無効成分v1
δ1X。β-taII (i7/IM)・”・
(14) From these quantities, the rotational angular velocity ω of the magnetic flux, the magnetic flux command value F2, and the motor constant, the calculator 322 calculates the voltage reactive component command value v1δ. This is the voltage reactive component v1
δ1X.
1. M
v1δ−ωr La ’ □” M+12((1”z
) X(−siaβ)−+−ω1F2 CO3β)・・
・・・・ (16)
の如く与えられることが知られていることによる。1. M v1δ−ωr La ' □” M+12((1”z
) X(-siaβ)-+-ω1F2 CO3β)...
... (16) This is because it is known to be given as follows.
なお、(16)式のω、は、ω、=ω、+ωβで、ωβ
1dβ/dtで表わされる量、L(F * M @ 1
2は電動機定数を示し、pは微分演算子(d/d t
)を示す。Note that ω in equation (16) is ω, = ω, +ωβ, and ωβ
The quantity expressed as 1dβ/dt, L(F * M @ 1
2 indicates the motor constant, p is the differential operator (d/d t
) is shown.
また、(16)式は、トルク変化率が小さいときはωβ
−0と考えられるので、
(−5inβ) +ω1F2 cosβ)・・・・・・
(17)
と変形され、また、磁束変化率が小さいときは(pF2
):Oと考えられるので、
・・・・・・ (18)
の如く簡略化される。Also, equation (16) is expressed as ωβ when the torque change rate is small.
Since it is considered to be -0, (-5inβ) +ω1F2 cosβ)...
(17), and when the magnetic flux change rate is small, (pF2
): O, so it is simplified as (18).
このようにして求められる電圧無効成分指令値v1δは
、力ロ算点323においてベクトル回転器30から与え
られるその実際値v1δとの偏差Δv1δがとられた後
極性切替回路324に入力され、ここで電圧成分v1r
による駆動、?blJ動判別全判別極性の切り替えを行
う。極性切替回路324の出力は調節器325に入力さ
れ、速度推定値ωVが得られる。The voltage reactive component command value v1δ obtained in this way is input to the polarity switching circuit 324 after the deviation Δv1δ from its actual value v1δ given from the vector rotator 30 is taken at the power calculation point 323. voltage component v1r
Driven by,? blJ motion discrimination All discrimination polarity switching is performed. The output of the polarity switching circuit 324 is input to the regulator 325, and an estimated speed value ωV is obtained.
本発明によれば、速度検出器を用いることなく速度検出
器付の場合と同等の高性能な制御が実現できる。又速度
制御付ベクトル制御の基本構成を変えることなく、制御
ループの追加のみで、速度検出器なし高性能制御が可能
となるoしたがって、本発明は速度検出器が付けられな
い用途、又は速度信号を硝実に伝達できないような用途
で特に効果を発揮する。According to the present invention, high-performance control equivalent to the case with a speed detector can be realized without using a speed detector. In addition, without changing the basic configuration of vector control with speed control, high-performance control without a speed detector is possible by simply adding a control loop. Therefore, the present invention is suitable for applications where a speed detector cannot be attached, or when speed signals are used. It is particularly effective in applications where it is not possible to transmit light to the glass.
第1図は本発明の実施例を示す構成図、$2図は電動機
1次電流と1次電圧の関係を示すベクトル図、第3A図
は電動機駆動時の制御回路内磁束軸と電動機内磁束軸と
のずれを説明するためのベクトル図、第3B図は同じく
電動機制動時の制御回路内磁束軸と電動機内磁束軸との
ずれを説明するためのベクトル図、第4図は速度推定回
路の具体例を示すブロック図、第5図は出履済み装置を
示す構成図、第6図は誘導電動機の電流を示すベクトル
図、第7図は電流モデルの具体例を示す回路図、第8図
は電流モデルと電圧モデルにより得られる各磁束の位相
偏差を説明するためのベクトル図である。
符号説明
1・・・・・・PWMインバータ、2・・・・・・誘導
電動機、3・・・・・・微分回路、4・・・・・・磁束
指令演算器、5・・・・・・速度調節器(ASR)、6
・・・・・・磁化電流調節器(ACR)、7・・・・・
・トルク電流iam器、8・・・・・・座標変換回路、
9・・・・・・パルス発生回路、10・・・・・・電流
モデル式磁束演算器、11,24.30・・・・・・ベ
クトル回転器(VD)、12.21・・・・・・3相−
2相変換器、13,14.15,31,103,323
・・・・・・加算点、20・・・・・・電圧変成器、2
2b、22c、22d・・・・・・係数、器、23・・
・・・・ベクトルアナライザ、25 、325−−−−
−− ’IIWJ器、22a*102・・・・・・積分
器、32・・・・・・速度推定回路、100・・・・・
・速度設定器、101・・・・・・すベリ角速度演算器
、200.300・・・・・・調節ループ、321・・
・・・・k/p変換器、322・・・・・・vIJ+演
算器、324・・・・・・極性切替回路。
代理人 弁理士 並 木 昭 夫
代理人 弁理士 松 崎 清
第 2 図
カ
′M4 図
慇
第3A図
第3B図
γ単由Figure 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, Figure 2 is a vector diagram showing the relationship between the motor primary current and primary voltage, and Figure 3A is the magnetic flux axis in the control circuit and the magnetic flux in the motor when the motor is driven. Figure 3B is a vector diagram to explain the deviation between the magnetic flux axis in the control circuit and the magnetic flux axis in the motor during motor braking. FIG. 5 is a block diagram showing a specific example, FIG. 5 is a configuration diagram showing an ejected device, FIG. 6 is a vector diagram showing the current of an induction motor, FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of a current model, and FIG. 8 is a block diagram showing a specific example. is a vector diagram for explaining the phase deviation of each magnetic flux obtained by a current model and a voltage model. Description of symbols 1... PWM inverter, 2... Induction motor, 3... Differential circuit, 4... Magnetic flux command calculator, 5...・Speed regulator (ASR), 6
...Magnetizing current regulator (ACR), 7...
・Torque current iam device, 8... Coordinate conversion circuit,
9...Pulse generation circuit, 10...Current model type magnetic flux calculator, 11, 24.30...Vector rotator (VD), 12.21...・・3 phase-
2-phase converter, 13, 14. 15, 31, 103, 323
... Addition point, 20 ... Voltage transformer, 2
2b, 22c, 22d...Coefficient, vessel, 23...
...Vector analyzer, 25, 325---
--'IIWJ unit, 22a*102...Integrator, 32...Speed estimation circuit, 100...
・Speed setter, 101...Slip angular velocity calculator, 200.300...Adjustment loop, 321...
. . . k/p converter, 322 . . . vIJ+ arithmetic unit, 324 . . . polarity switching circuit. Agent Patent attorney Akio Namiki Agent Patent attorney Kiyoshi Matsuzaki 2 Figure C'M4 Figure 3A Figure 3B γ simple
Claims (1)
電力変換器を介して給電される誘導電動機の1次電流を
該電動機の磁束と平行な成分(磁化電流)とこれに直交
する成分(トルク電流)とに分離し、各々を独立に調節
して少なくとも電動機トルクを制御する誘導電動機の可
変速制御装置において、 磁化電流、トルク電流の各指令値、電動機2次磁束指令
値、磁束の回転角速度および電動機定数から1次電流ベ
クトルと直交する電動機1次電圧ベクトルの成分(第1
成分)を演算する第1の演算手段と、 電動機から検出される電動機1次電圧ベクトルの1次電
流ベクトルと直交する成分(第2成分)を演算する第2
の演算手段と、 前記第1成分と第2成分との偏差を零となるように調節
する調節手段と、 を設け、該調節手段の出力を電動機回転角速度の推定値
として用いることを特徴とする誘導電動機の可変速制御
装置。[Claims] The primary current of an induction motor, which is supplied via a power converter capable of controlling the magnitude, frequency and phase of the output voltage, is divided into a component parallel to the magnetic flux of the motor (magnetizing current) and a component parallel to the magnetic flux of the motor (magnetizing current). In a variable speed control device for an induction motor that controls at least the motor torque by separating the component (torque current) orthogonal to component of the motor primary voltage vector (first
a first calculation means for calculating a component (component); and a second calculation means for calculating a component (second component) orthogonal to the primary current vector of the motor primary voltage vector detected from the motor.
and an adjusting means for adjusting the deviation between the first component and the second component to zero, and the output of the adjusting means is used as an estimated value of the motor rotation angular velocity. Variable speed control device for induction motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62265390A JPH0773439B2 (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Variable speed controller for induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62265390A JPH0773439B2 (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Variable speed controller for induction motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01110091A true JPH01110091A (en) | 1989-04-26 |
JPH0773439B2 JPH0773439B2 (en) | 1995-08-02 |
Family
ID=17416512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62265390A Expired - Lifetime JPH0773439B2 (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Variable speed controller for induction motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0773439B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6404162B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-06-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Variable-speed controlling device for use with an induction motor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54162119A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-22 | Toshiba Corp | Controller of induction motor |
-
1987
- 1987-10-22 JP JP62265390A patent/JPH0773439B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54162119A (en) * | 1978-06-13 | 1979-12-22 | Toshiba Corp | Controller of induction motor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6404162B1 (en) | 1999-05-21 | 2002-06-11 | Fuji Electric Co., Ltd. | Variable-speed controlling device for use with an induction motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0773439B2 (en) | 1995-08-02 |
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