JPH01136583A - 交流電動機の制御装置 - 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〕 この発明は、ベクトル制御交流電動機の制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第２図は、例えば、電気学会論文誌（電学論Ｄ、１０７
巻２号、昭和６２年２月号）「大容量誘導電動機の高性
能制御方法」に示された従来のサイクロコンバータ制御
装置をブロック図で示したものである。同図において、
１は速度指令（信号）ω−１２は速度調節器、３はトル
ク分電流分指令（信号）ｉｇ”、４はトルク分電流フィ
ードバック（信号）ｉｇ−１５はトルク分電流調節器、
６はトルク分電圧指令Ｖｇ”、７は磁束指令演算器、８
は磁束指令（信号）Φ９．９は磁束フィードバック（信
号）Φ−１１０は磁束調節器、１１は励磁分電流指令（
信号）ｉ、”、１２は励磁分電流フィードバック（信号
）ｉｄ−１１３は励磁分電流調節器、１４は励磁分電圧
指令（信号）　Ｖｄ”、１５は２相／３相変換器、１６
はサイクロコンバータの出力電圧指令Ｖｕ”　、Ｖｖ”
、Ｖｗ”、１７はゲートパルス発生器、１８は３相正弦
波サイクロコンバータの変換器、１９は３相誘導電動機
、２０は３相誘導電動機１９に軸結されたレゾルバ′、
２１はレゾルバ２０の出力を導入して３相誘導電動機１
９の回転子速度ωｒ−及び位相θｒを検出する速度・位
相検出器、２２は３相／２相変換器であって、誘導電動
機１９の主回路電流に比例した信号を入力し、トルク分
電流フィードバックｉｑ−と励磁分電流フィードバック
ｉｑ−を出力する。２３は励磁分電流フィードバックｉ
ｄ−から磁束フィードバックΦ−を推定するための一次
遅れ演算器、２４は割り算器であって、トルク分電流フ
ィードバックｉｑ−を磁磁束−ドバックΦ−で割り算し
た値に比例ゲイン２５を掛けて、すべり角速度（ω５）
２６を得ている。２７は積分器であって、すべり角速度
ωＳを積分して位相θＳを作成する。θＳとθｒの和は
二次磁束の位置θＯを与える。２８は正弦波・余弦波発
生器であってｓｉｎθ０、ｃｏｓθ０を送出する。２９
は誘導電動機１９の二次抵抗（Ｒ２）の補正器である。

この構成において、レゾルバ２０及び速度・位相検出器
２１により検出された誘導電動機１９の回転子の速度フ
ィードバック量ωｒが速度調節器２及び磁束指令演算器
７に導かれる。速度調節器２は回転子速度が目標値ωｒ
′となるような信号をトルク分電流設定値ｉｑ＊とじて
出力する。このトルク分電流設定値ｉｑ＊、変換器１８
の３相出力電流ｉｕ、ｉｖ、ｉｗを３相／２相変換器２
２により二次磁束回転座標系の値として二次磁束に平行
な直流量として与えられるトルク分電流フィードバック
ｉｑ−との偏差ε９がトルク分電流調節器５に導入され
る。このトルク分電流調節器５では下記（１）式を演算
してトルク分電圧指令■ｑ９を出力する。

ここで、Ｓニラプラス演算子、Ｋｑニゲイン、Ｔｑ：時
定数 磁束調節器１０は、磁束指令演算器７の出力と、励磁分
電流フィードバックｉ、−に対する一次遅れ演算器２３
の出力Φ−との偏差が入力され、励磁分電流設定値ｉ、
″′を出力する。励磁分電流設定値ｉｄ　＊を作成する
。この励磁分電流設定値ｉ、′と電力変換器（この例で
は、サイクロコンバータ）の３相出力電流ｉｕ、ｉｖ、
ｉｗを３相／２相変換器２２により二次磁束に直角な直
流量として与えられる励磁分電流フィードバックｉ、−
との偏差ε４が励磁分電流調節器１３に導入される。励
磁分電流調節器１３は下記（２）式を演算して励磁分電
圧指令Ｖｄ　“を作成する。

Ｔｄ−３ ここで、Ｓニラプラス演算子、Ｋｄニゲイン、Ｔｄ：時
定数 既知の通り、励磁分電圧Ｖｄとトルク分電圧Ｖｑはそれ
ぞれ Ｖ　ｄ　−（Ｒ＋　　＋　Ｓ　Ｌｌ　　σ）ｉａ−ω。

Ｌｌ　　σ１９・・・・・・（３） Ｖｑ−ω。Ｌｌ　σ＋（Ｒｒ＋ＳＬ＋　　σ）ｉｑ＋ω
。□Φ　　　　　・・・・・・（４）で表される、ここ
で、Ｒ１は誘導電動機１９の一次側の抵抗、Ｌ、は−次
側のインダクタンス、σは磁束の漏れ率、ω０は固定子
が作る回転磁界の角周波数であり、すべり角周波数ωＳ
と回転子の角周波数ω、との和で与えられる。Ｍは相互
インダクタンス、Ｒ２は二次側のインダクタンスである
。

二次磁束位相θ０は、レゾルバ２０と速度・位相検出器
２１とにより検出される回転子位相θｒとすべり位相θ
Ｓの和として作成され、これを用いて、正弦波・余弦波
発生器２８が二次磁束方向信号ｓｉｎθｏ、ｃｏｓθ０
を作成する。

２相／３相変換器１５は、トルク分電流調節器５の出力
■ｑ″と励磁分電流調節器１３の出力Ｖｄ１から二次磁
束方向信号ｓｉｎθｏ、ｃｏｓθ０をパラメータとして
、３相交流電圧設定値Ｖｕ”　、、Ｖｖ”　、Ｖｗ”を
作成してゲートパルス発生器１７に操作量として供給す
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種の制御装置では、誘導電動機１９の二次抵抗Ｒ２
の温度変化に伴う制御精度の低下を防止するために、二
次抵抗補正回路２９を設けるが、従来の二次抵抗補正は
規範適応システムに基づく同定法により求め、設定値を
補正する方法であるので、同定器のパラメータ誤差が無
視できず、また、アルゴリズムが複雑になるという問題
があった。

この発明は上記問題を解消するためになされたもので、
簡単なアルゴリズムで、回路定数補正を行うことができ
、従来に比して精度の高い補正を容易に実現することが
できる誘導電動機の制御装置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〕

この発明は上記目的を達成するため、トルク分電圧とト
ルク分電流とが一定の関係を有することに着目し、トル
ク分電圧指令値からトルク分電流推定値を作成する演算
回路、該演算回路の出力とトルク分電流フィードバック
値との偏差を導入してすべり周波数補正信号を作成する
演算回路を設け、この演算回路の出力を、すべり周波数
の演算に際して、トルク分電流フィードバック値に加算
する構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、誘導電動機の回路定数の温度変化等によ
って、トルク電圧指令値とトルク分電流フィードバック
値との間に存在する一定の関係が満足されなくなると、
該関係が回復されるまで、すべり周波数の補正が行われ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、３０は一次遅れ演算器であって、トル
ク分電流指令値Ｖｑ”から一定値Ｖａを差し引いた値を
入力としてトルク分電流推定値ｉｑ　”を演算する。３
２は一次遅れ演算器であって、トルク分電流推定値ｉｑ
Ｉ　からトルク分電流フィードバック値ｉｑ−を差し引
いた値がスイッチ３３を介して入力され、その出力はす
べり周波数演算に用いられるトルク分電流フィードバッ
ク値ｉｑ−にすべり周波数補正信号として加算される。

スイッチ３３は誘導電動機１９の回転子速度がベース速
度を越えた時にオンとなるように図示しないスイッチ制
御部により制御される。

ところで、トルク分電圧Ｖｑは前記したように下記（４
）式で示される。

Ｖｑ−ω。ＬＩ　σ＋（Ｒ＋＋ＳＬ１　　σ）ｔｑ＋ω
。□Φ　　　　　・・・・・・（４）二次磁束Φは定常
的に、Φ＝Ｍ−ｉｄである。又、この二次磁束Φは誘導
電動機１９の速度がベース速度を超えると、磁束指令演
算器７により速度に反比例して減少するため、誘導電動
機速度を超えた領域では、（４）式の右辺の第１項と第
３項は一定値となり、下記式で表せる。

ω。Ｌｌ　σ＋ω。□Φ＝Ｖａ・・・（５）但し、誘導
電動機速度〉ベース速度 この（５）式を用いて上記（４）式を変形すると、Ｒ＋ ・・・・・・（６） 但し、誘導電動機速度〉ベース速度 この（６）式をｉｑについて解くと、 Ｒ１ ・・・・・・・（７） 上記実施例において、設定された回路定数が全て正しい
ければ、トルク分電流とトルク分電圧の間には、上記（
７）式が成立することになる。また、トルク分電流の影
響に対して、励磁分電流の影響は無視し得るものとする
と、上記（７）式、は定常的な場合だけでなく、電流が
急変する過渡状態時にも成立する。

仮に、設定した回路定数に誤差が含まれていたり、回路
定数が温度変化による影響を受けると、上記（７）式の
関係が成立しなくなり、二次磁束のベクトルが正規の位
置から外れ、制御系が不安定になる。

従って、上記（７）式で演算されるｉｑ゛　と実際のト
ルク分電流フィードバック値ｉｑ−を比較して、両者の
間に差が生じた場合には、すべり周波数演算に用いられ
るトルク分電流フィードバック値を補正すれば、該すべ
り周波数が変化してすべり位相も変化し、結果として、
ずれていた二次磁束位相を正規の位置に戻すことができ
る。

本実施例では、この電流値ｉｑＩ　が−次遅れ演算器３
０で演算され、該電流値ｉｑ’からトルク分電流フィー
ドバック値ｉｑ−を差し引いた値ε１９が一次遅れ演算
器３２を通し、割算器２４の出力に加算される。

なお、上記説明では、誘導電動機速度がベース速度を超
える周波数の高い領域について説明したが、ベース速度
以下の領域についても、上記一定値Ｖａを誘導電動機の
速度の関数として与えれば、同様の効果を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、トルク分電圧指令値に基
づきトルク分電流を推定し、この推定値と実際のトルク
分電流との差に基づきすべり周波数を補正するので、簡
単なアルゴリズムで、従来に比して高い精度で補正する
ことができ、マイクロプロセッサ等を用いて制御装置を
構成する場合に、この発明を実施することが容易で、確
実に上記効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
従来の誘導電動機の制御装置を示すブロック図である。 図において、５・−トルク分電流調節器、１０−磁束調
節器、１３・−・励磁分電流調節器、１５−２相／３相
変換器、１７−ゲードパルス発生器、１８・−電力変換
器、１９・−誘導電動機、２２−３相／２相変換器、２
４−割算器、２８・−・正弦波・余弦波発生器、３０−
　トルク分電流を推定する一次遅れ演算器、３２−・補
正信号を作成する一次遅れ演算器、３’３−　　スイッ
チ。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電動機の出力電流を３相／２相変換して得られるト
   ルク分電流フィードバック値を二次磁束フィードバック
   値で割り算して得られたすベり周波数を積分してすベり
   位相を作成し、該すベり位相に回転子位相を加算して作
   成した二次磁束位相を用いて二次磁束方向信号を作成し
   、該二次磁束方向信号をパラメータとして、トルク分電
   流設定値と上記トルク分電流フィードバック値の偏差か
   らトルク分電圧指令値を作成するとともに励磁電流分設
   定値と励磁分電流フィードバック値との偏差から励磁分
   電圧指令値を作成し、両指令値を３相／２相変換して得
   た３相交流指令電圧値を電力変換器のゲートパルス発生
   器に供給する交流電動機のベクトル制御において、その
   制御装置が、上記トルク分電圧指令値に基づきトルク分
   電流推定値を作成する演算回路、該演算回路の出力と上
   記トルク分電流フィードバック値との電流差を導入して
   すベり補正信号を作成する演算回路を有し、上記すベり
   周波数の演算に際して、上記すベり補正信号を作成する
   演算回路の出力を上記トルク分電流フィードバック値に
   加算することを特徴とする交流電動機の制御装置。