JPH01186188A - 誘導機の制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は誘導電動機をベクトル制御により可変速制御す
るための誘導機の制御装置に関する。

（従来の技術） 誘導電動機は、従来、定速度電動機として使用されるこ
とが多かったが、近年電力半導体素子の進歩によってイ
ンバータやサイクロコンバータ等の電力変換器が容易に
構成できるようになったことに伴い、可変速電動機とし
ての用途が著しく拡大してきた。

−誘導電動撮り可変速制御方式としては優れた応答特性
が得られることから、ベクトル制御方式が採用されるこ
とが多い、このベクトル制御方式としては、二次磁束を
ベクトル量として検出し一次電流の制御信号に用いる磁
束検出型ベクトル制御方式と、磁束ベクトルを電動機定
数に基づいて演算し制御するすべり周波数型ベクトル制
御方式とが知られている。

従来のすべり周波数型ベクトル制御装置は、誘導電動機
１を所定の速度およびトルクで運転するために、第２図
に例示するように、二次磁束指令Φ−と発生トルク指令
τ束を入力して一次電流指令エ−を出力するベクトル制
御指令演算回路２と、このベクトル制御指令演算回路２
によって演算された一次電流指令エ−に基づいて誘導電
動機１の一次電流工、を制御する電力変換器３と、誘導
電動機１の回転周波数ωＲを検出する速度検出器４とを
備えている。

ベクトル制御指令演算回路２は、二次磁束指令Φ−とト
ルク指令τ本とを誘導電動機１の伝達特性に応じて所定
の演算を行い、一次電流の実数成分指令１０−と虚数成
分指令値１１工意およびすべり周波数指令ωＳ＊を算出
するために定数要素１１，１２，１３゜１４、除算要素
１５．１６、微分要素１７、加算器１８を備えている。

定数要素１１には誘導電動機１の相互インダクタンスに
束の逆数１／Ｍ意が事前に設定され、同様に定数要素１
２には二次側自己インダクタンスし−と二次抵抗値Ｒ−
との比り一／Ｒ−が設定され、定数要素１３には二次側
自己インダクタンスし８東と相互インダクタンスＮ京と
の比Ｌ１京／Ｍ京が設定され、定数要素１４には二次抵
抗値Ｒ−が設定されている。

以上の回路要素によって求められた一次電流の実数成分
指令１１Ｒ”と虚数成分指令ｉｔ　Ｘ”とがベクトル加
算器１９によりベクトル加算されて一次電流指令絶対値
１−が求められる。一方、すべり周波数指令ωｓ町家速
度検出器４からの回転数周波数ωにとともに加算器２０
に導かれて加算されて一次周波数指令ω−に変換された
後、ベクトルジェネレータ２１によって二次磁束の予測
位置を示す単位ベクトルに変換される。この単位ベクト
ルと一次電流指令絶対値１−とを乗算器２２により乗算
して得られた一次電流指令エ−に従って電力変換器３が
制御される。

一次電流の各成分指令ｉニーｖ　ｌｘ　Ｉ”およびすべ
り周波数指令０３束を演算する場合には二次抵抗値Ｒ２
が直接関与するが、従来のすべり周波数型ベクトル制御
装置では、この二次抵抗値８１京を一定とみなして制御
を行っている。

第３図は磁束検出型ベクトル制御装置の例であり、磁束
は検出器を設置しないで、誘導電動機１の電圧Ｖａｘｙ
ＶｂｚｙＶｅｚ　と電流検出器２３，２４．２５によっ
て検出された一次電流ｌａｘ　＊　ｌｄｚ　ｔ　ｌｅｉ
　をもとにして磁束演算器２６において演算により求め
られる。

磁束演算器２６の出力は二次磁束ベクトルの静止２軸成
分φα１．φβ１であり、ベクトルアナライザ２７によ
って絶対値成分１φ２１と位相角φに対応するｓｉｎψ
、　ｅ０８ψに変換される。

一方、二次磁束指令φ１＊から磁化電流演算器２８によ
りそれに対応する磁化電流指令１ｄｘ”が求められ、二
次磁束指令φ−とトルク指令で京とからトルク電流演算
器２９によりトルク電流指令ＩＱｉ”が求められる。こ
れら面電流指令１ｄｘ”＊　ｌｑｔ”は回転磁束をｄ軸
に考えた回転座標系における磁化電流指令ないしトルク
電流指令を表すものであり、位相角φをもとに、ベクト
ル回転器３０により固定子座標系における電流指令φ京
ａ１ｅ　φ東β１に変換される。

このベクトル回転器３０の出力φ８α１．φ８β、は二
次磁束成分φα８．φＪｉを作るための電流指令であっ
て、二相・三相変換器３１により二相・三相変換を行っ
て一次電流指令１”ａｚ　＊　ｉ”ｄｘ　ｔ　Ｌ”ｃｔ
を作り、偏差演算器３２．３３．３４によって求められ
る、各相別の一次電流ｌａｘ　ｔ　Ａｄｉｔ　Ｌｅｌ　
との偏差が零となるように電力変換器３を介して一次電
流が制御される。

（発明が解決しようとする課題） しかし゛ながら、上記従来の誘導機の制御装置において
は、磁束センサを設ける場合はセンサの精度および分解
能に問題が多く、また磁束演算器を用いると特に低速時
の電圧ひずみのために演算精度に問題があり、実施でき
ないのが実情である。

そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、二次側パラメー
タが変動した場合でも、特性劣化を生じないパラメータ
変動の影響をうけない誘導機の制御装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） したがって、上記目的を達成するために、本発明は、誘
導機に前置される電力変換器と、二次磁束指令およびト
ルク指令ならびに誘導機二次抵抗に基いて、すべり周波
数を演算するすべり周波数演算手段と、このすべり周波
数演算手段によって演算されたすべり周波数および誘導
機の実際の回転数の和として求められる一次周波数指令
に基いて、同期速度で回転する回転座標軸の位相角を演
算する位相演算手段と、二次磁束指令およびトルク電流
指令に基いて一次電流指令絶対値および一次電流指令位
相角を演算する電流指令演算手段と、一次電流指令絶対
値ならびに一次電流指令位相角および一次周波数指令に
より演算された回転座標軸の位相角に基いて、電力変換
器から誘導機に供給される誘導機一次電流を制御する電
流制御手段と、誘導機の二次横軸磁束検出値またはトル
ク電流指令と実トルク電流との偏差に基いて誘導機の二
次抵抗を補正する抵抗補正手段とを備えた誘導機の制御
装置を提供する。

（作　用） このように構成されたものにおいては、誘導機の電圧電
流により、磁化電流と、トルク電流を求め、磁化電流指
令と実際の磁化電流の偏差に応じて、一次電流の大きさ
と位相を制御し、トルク電流指令と実際のトルク電流の
偏差に応じて、すべり周波数演算器内の二次抵抗Ｒ８を
補正する。この補正された二次抵抗Ｒ１に従って、すべ
り周波数を演算する。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図に示すように、誘導電動機１は電力変換器３によ
って可変周波数の交流が供給され速度検出器４によって
回転周波数を検出している。

この実施例におけるベクトル制御指令演算回路２へ導入
される二次磁束指令Φ、東は、磁化電流演算器２８にお
いて磁化電流指令ｉ４−へ、またトルク指令１束は、磁
束指令Φ−の助けを借りて、トルク電流演算器２９にお
いてトルク電流指令１．−へ変換される。磁化電流指令
ｉｄ−と実際の磁化電流Ｌｄｔの差およびトルク電流指
令ｉ、−は、ベクトル変換器３５によって１回転磁束座
標軸（ｄｅｑ軸）上での電流１１＊および位相θ東に変
化される。

一方、トルク電流指令ｌ。東と二次磁束指令Φ３東を用
い、すべり周波数演算器３６においてすべり周波数指令
ωｓ東を作り、加算器３７により回転周波数ω８と０８
京の和、すなわち一次局波数指令ω−を作る。さらに、
一次局波数指令ω−を積分器３８によって積分し、回転
座標軸の位相角ψ１を求め、ｄｑ軸上での位相角０京と
の和、すなわち０１東＝θ東＋ψ、を求めると、このθ
−は静止軸上で見た電流の位相である。一次電流の絶対
値ｉ、東は磁化電流指令ｉｄ−とトルク電流指令１ｑ−
の合成電流であり、位相角０１町±その静止２軸上での
位相角を示す、したがって、この絶対値１１京と位相角
０１京をこ二相・三相変換器３９により二相→三相変換
して三相電流指令”ａｌｅ　ｉ”ｄ工、ｉ＊。、を作り
、偏差演算器３２．３３．３４において電力変換器３の
出力電流すなわち誘導電動機１の一次電流１ａｔ　ｔ　
１ｄｉｔ　ｉｃｉと各相別に比較し、その偏差を零とす
るように電流制御が行われる。

基本的には以上のすべり周波数型制御方式によリベクト
ル制御が可能であるが、すべり周波数指　　　゛令ωＳ
京を演算するとき に従って計算する。ただし、Ｒ３は二次抵抗、Ｌ２は二
次自己インダクタンス、に、は一次二次間相互インダク
タンスである。ここで二次抵抗Ｒ８が温度によって変化
すると、すべり周波数指令に誤差が含まれることになる
。その結果として一次周波数ω、東も誤差を含み、一次
電流の位相角０１′も誤差を含むことになる。したがっ
て、磁化電流とトルク電流の直交関係が維持できなくな
り、ベクトル制御特性が低下する。そこで本発明に従い
電流演算回路４０を設けることにより、すべり周波数演
算に用いる二次抵抗Ｒ３の補正および磁化電流制御が行
われる。

電流演算回路４０においては、まず磁束演算器２６によ
り静止２軸（α、β軸）上で見た磁束成分φα０．φａ
１を求める１次いで、ベクトルアナライザ（図示しない
）において合成磁束絶対値１φ２１と、φ、とのα軸の
なす角すなわち二次磁束φ２の位相角ψのｓｉｎψとＣ
ｏｇψを求める。ψは回転二次磁束φ８の位置を静止２
軸（α、β軸）上で見たも二相変換器３１によって二相
電流ｉα１ｅｘβ、（二変換され、ベクトル回転器３０
において、すでに演算された１φ２１、ｓｉｎψ、　ｃ
ｏｓφを基に、磁化電流１ｄｔ、トルク電流ｉｑ□が演
算、出力される。磁化電流ｉｄ工は、加算器４５にて、
磁化電流指令ｉｄ−と比較され、増幅器４４を介してベ
クトル変換器３５へ与えられる。

また、トルク電流ｉｑｘはトルク電流指令ｉｑ−と比較
され、増幅器４３を介して、すべり周波数演算器３６へ
与えられ、二次抵抗Ｒ２を補正する。

ベクトル回転機３０においては、磁化電流Ｌｄｔ　を二
次磁束φ２（＝Φｄ３：直轄磁束）の方向に一致させ、
トルク電流ｉｑ１を二次磁束と直角方向（＝Φ９．：横
軸磁束）にとり、回転座標系における直軸電流１ｄ１ｅ
ｉｑ□は次のように求められる。

一方、誘導電動機２の発生トルクは τ＝ｉｄ、Φｑｉ−ｉｑｓ　Φｄ２　　　　　　　・・
・■＝−！！−（ｉｑ□Φｄａ　　ＡｄｚΦｑ□）　・
・・に）０式はロータ側で表示したトルク、に）式はス
テータ側で表示したトルクで両者は絶対値は同じで、符
号が反対になる。

二次ｍｌ路のもれインダクタンスが十分小さいと考える
とＭ／Ｌ、　４１である。従来ベクトル制御はΦ８＝Φ
ｄ３＝一定、Φｑ２＝０が成立するものと仮定されてい
たが、ここに問題がある。即ち、この仮定を適用すると
、上記０式、に）式のトルク式はτ＝−ｌｑ、Φｄｚ＝
ｉｑ１　Φｄ、　　　　　・・・■となるが、ロータの
二次抵抗変動などで適正なすべり周波数を与えることが
出来なくなると、Φｑ□＝０が維持できなくなり、０式
の第１項、に）式の第２項が発生してトルク特性に大き
な悪影響をもたらすのである。

しかし、本実施例においては、直轄磁束Φｄ、は磁化電
流制御ループで一定に保ち、トルク電流ｉｑｚはその指
令値ｉｑｉ＊に一致するように二次抵抗Ｒ２に補正を加
え、結果としてΦ９２＝Ｏになるような適正なすべり周
波数を演算する。

また、他の実施例としては、もっと直接的に磁束演算器
２６において、直軸磁束Φｄ２横軸磁束φ。

を求め、Φむはその指令値Φｄ−に一致するように磁化
電流ｊｄ１を制御し、φ９．は零になるようにすべり周
波数演算器３６内の二次抵抗に補正を加えるように制御
することが考えられる。なお、本実施例においても、先
の実施例と同様な効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明はすべり周波数演算過程に含
まれる二次抵抗の誤差の影響を横軸磁束またはトルク電
流指令を実トルク電流の偏差によって検出し、二次抵抗
値Ｒ８に補正を加えることによって、温度変化に応動し
たように正確なベクトル演算を可能とし、より正確な誘
導機のベクトル制御を実現することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による誘導機の制御装置の一実施例を示
すブロック図、第２図および第３図は従来の異なる誘導
機の制御装置の構成を示すブロック図である。 １・・・誘導電動機　　　　　２・・・ベクトル制御指
令演算回路３・・・電力変換器　　　　　４・・・速度
検出器２６・・・磁束演算器　　　　　２８・・・磁化
電流演算器２９・・パトルク電流演算器　　３０・・・
ベクトル回転器３５・・・ベクトル変換器　　　３６・
・・すべり周波数演算器３７．４１．４５・・・加算器
　　　　３８・・・積分器３９・・・２相・３相変換器
　　４０・・・抵抗補償回路４２・・・偏差演算器　　
　　　４３．４４・・・定数回路代理人　弁理士　則　
近　憲　佑 同　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導機に前置される電力変換器と、二次磁束指令および
   トルク指令ならびに誘導機二次抵抗に基いて、すべり周
   波数を演算するすべり周波数演算手段と、このすべり周
   波数演算手段によって演算されたすべり周波数および、
   前記誘導機の実際の回転数の和として求められる一次周
   波数指令に基いて、同期速度で回転する回転座標軸の位
   相角を演算する位相演算手段と、前記二次磁束指令およ
   びトルク電流指令に基いて一次電流指令絶対値および一
   次電流指令位相角を演算する電流指令演算手段と、前記
   一次電流指令絶対値ならびに一次電流指令位相角および
   一次周波数指令により演算された回転座標軸の位相角に
   基いて、前記電力変換器から前記誘導機に供給される誘
   導機一次電流を制御する電流制御手段と、前記誘導機の
   二次横軸磁束検出値またはトルク電流指令と実トルク電
   流との偏差に基いて前記誘導機の二次抵抗を補正する抵
   抗補正手段とを具備し、前記抵抗補正手段によって補正
   された二次抵抗に従って、すべり周波数を演算すること
   を特徴とする誘導機の制御装置。