JPH01194882A

JPH01194882A - 回転磁界機の負荷角実際値のシミユレーシヨン方法と回路装置

Info

Publication number: JPH01194882A
Application number: JP63299373A
Authority: JP
Inventors: Georg Heinle; ゲオルク、ハインレ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-11-25
Filing date: 1988-11-24
Publication date: 1989-08-04
Also published as: FI884512A0; US5001411A; EP0317869A1; FI884512A

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、それぞれ固定子オリエンティラドな交流量
を表す回転磁界機の固定子の少なくとも２つの相の端子
電圧および導体電流から回転磁界機の負荷角実際値をシ
ミュレーションするための方法であって、これらの固定
子オリエンティラドな交流量がそれぞれ磁界オリエンテ
ィラドな直流量である回転磁界ａ電流ベクトルの第１の
固定子電流成分および第２の固定子電流成分および回転
磁界機磁束ベクトルの大きさに変換され、その際に第１
の固定子電流成分が回転磁界機磁束ベクトルの方向に位
置し、また第２の固定子電流成分が回転磁界機磁束ベク
トルと直交している方法に関するものである。

〔従来の技術〕

回転材ｌ算機に対する磁界オリエンティラドな調節装置
は市販品として入手可能であり、それによって、変換装
置により給電され磁界オリエンティラドな調節をされる
回転磁界機が、直流駆動の特性に静的な観点でも動的な
観点でも等価である特性を得る。このような駆動は、回
転数またはモーメント調節されて、４象限駆動を可能に
し、その際に回転磁界機は静止状態でも定格モーメント
で連続的に負荷され得る。

磁界オリエンチーシロンの原理は、交流！（固定子オリ
エンティラドな量）として測定された量、端子電圧およ
び導体電流が磁界オリエンティラドな座標変換により、
磁化電流の調節（ｉ＋調節）および有効電流の調節Ｈｚ
調節）が別々に可能であるように、直流量に変換される
ことにある。

１１調節には磁束ａｍが、またｉｔ調節には回転数！Ｉ
！節が重畳され得るや発生された磁界オリエンティラド
な操作量は固定子オリエンティラドな座標変換により固
定子オリエンティラドな操作量に変換され、また制御電
圧として変換装置に供給される。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第２８３３５９３号明細
書から、回転磁界機の固定子の少なくとも２っの相の端
子電圧および導体電流から回転磁界機の磁束をシミュレ
ートするための方法は公知である。

この方法を実施するための回路装置として、回転磁界機
の固定子の２つの相の端子電圧および導体電流から回転
磁界機の磁束をシミュレートするための計算回路が設け
られている。この計算回路は回転磁界機の電圧モデルと
呼ばれる。

さらに、回転磁界機の固定子の少なくとも２一つの相の
端子電圧および導体電流から磁界オリエンティラドな直
流量、たとえば第１および第２の固定子電流成分および
回転磁界機磁束ベクトルの大きさを発生する実際値計算
装置は公知である。その際に第１の固定子電流成分は回
転磁界機磁束ベクトルの方向に位置し、また第２の固定
子電流成分は回転磁界機磁束ベクトルと直交している。

さて、負荷角実際値をシミュレートするためには、実際
値計算装置により発生された第２および第１の固定子電
流成分の比を形成し、そのａｒｃｔａｎを計算する必要
がある。電圧モデルの基礎とされる実際値計算装置によ
り回転磁界機の端子量からシミュレートされる回転磁界
機磁束ベクトルは誤差を伴っており、特に回転磁界機磁
束ベクトルの位相角に誤差が認められる。第１の固定子
電流成分は回転磁界機磁束ベクトルの方向に位置してい
るので、この誤差は全て第１の固定子電流成分に作用す
る。こうして負荷角実際値のシミュレーションは誤差を
伴っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、回転磁界機の負荷角実際値をシミュレ
ートするための冒頭に記載した種類の方法を、実際値計
算装置の誤差を伴っている第１の固定子電流成分を補正
し、それによって負荷角実際値の計算がほぼ無誤差とす
るように改良すること、また本発明による方法を実施す
るための回路装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

この課題は、本発明によれば、定常的成分および動的成
分から成る補正された第１の固定子電流成分が発生され
、その際に定常的成分が回転磁界機磁束ベクトルの大き
さから回転磁界機主インダクタンスの値により除算され
て求められ、また動的成分が第１の固定子電流成分の高
周波成分に等しく、また負荷角実際値が関係式％式％１２−第２の固定子電流成分ｉ＋　−補正された第１の固定子電流成分から導き出さ
れることにより解決される。

補正された第１の固定子電流成分が２つの成分、すなわ
ち１つの定常的成分および１つの動的成分から成ること
により、回転磁界機の全調節範囲にわたり負荷角実際値
の非常に良好なシミニレ−シランが得られる。補正され
た第１の固定子電流成分の定常的成分は回転磁界機磁束
ヘクトルの大きさから回転磁界機主インダクタンスの値
により除算されて求められる。この比の画部分はほぼ無
誤差で求められ、従って定常的な場合に対して負荷角実
際値が無誤差でシミュレートされ得る。動的な場合には
、誤差を伴っている第１の固定子電流成分の高周波成分
に等しい動的成分が認められ、それによって同転磁界機
の負荷の変化の際にも常に負荷角実際値が無誤差で求め
られ得る。

固定子オリエンティッドな交流量をそれぞれ磁界オリエ
ンティラドな直流量に変換する実際値計算装置により本
方法を実施するための１つの有利な回路装置では、第１
の固定子電流成分が、回転磁界機の磁界時定数に近位的
に等しい時定数を有する１つの高域通過フィルタを介し
て１つの加算要素の第１の入力端に供給されており、そ
の第２の入力端が１つの比形成器の１つの出力端と結び
付けられており、その第１の入力端が回転磁界機磁束ベ
クトルの大きさを、またその第２の入力端が回転磁界機
主インダクタンスの値を与えられており、加算要素の出
力端が処理回路の第２の入力端と結び付けられており、
その第１の入力端が第２の固定子電流成分を与えられて
おり、その際に処理回路が後段に接続されている１つの
メモリを有する１つの比形成器を含んでいる。

この回路装置により、回転磁界機の全回転数範囲にわた
り負荷に無関係に負荷角実際値がほぼ無誤差でシミル−
トされ得る。補正された第１の磁界オリエンティラドな
固定子電流成分の本発明による組成により、回転磁界機
の定常的または動的作動状態に対して負荷角実際値がほ
ぼ無誤差でシミュレートされ得る。

１つの特に簡単な回路装置では、処理回路として１つの
プロセッサが設けられている。それによって負荷角実際
値が特に簡単かつ迅速に第２の磁界オリエンティラドな
固定子電流成分および補正された第１の磁界オリエンテ
ィラドな固定子電流成分から計算され得る。

〔実施例〕

以下、図面に示されている実施例により本発明を一層詳
細に説明する。

第１図は空間ベクトル図であり、直交固定子座標系の軸
はαおよびβで、また直交磁界座標系の軸は数字ｌおよ
び２で示されている０回転磁界機の固定子の三相交流系
の２つの相電流ｉ、およびｉ、から２つの直交電流りお
よびｉ１９を有する１つの二相系が形成される。直交固
定子座標系とも呼ばれる二相系の軸は、１つの軸が相電
流ｊＲの方向と一致するように置かれている。それによ
りα電流成分虫の値は相電流ｉ、ｌの値に等しく、また
β電流成分ｉβの値は関係式２７Ｅ（ｉ／２ｔ。

＋１ｇ）から導き出される。これらの両直交電流成分１
７およびｉβから、固定子座標系α／β内でα軸と角度
ε（ｉ）で交わる１つの固定子電流ベクトルｉｓが形成
されている。この固定子電流ベクトル１８は固定子鎖交
磁束の角速度ωで回転し、他方においてｉｄおよびｉ／
は相応の周波数で振動する。ベクトル１１がそれぞれα
軸と特定の時点で交わる角度ε（ｉ）は、回転する固定
子電流ベクトル１１の角速度ωにより変化する。さらに
空間ベクトル図には、α軸と角度ψ（ｉ）で交わる回転
磁界機磁束ベクトルφ３が示されている。それに対して
それらの差ε（ｉ）−ψ（ｉ）−νは、回転磁界機の負
荷関係が変化しない場合には、時間的に一定である。回
転磁界機磁束ベクトルφ３の成分φ　およびφβは、い
わゆる電圧メモデルの基礎とされる１つの実際値計算装置３（第２図
）により固定子オリエンティラドな交流量、ずなわち端
子電圧ｕｌＩ、端子電圧ｕｓ、導体電流１つおよび導体
電流ｉ、から求められる。その際に回転磁界機磁束ベク
トルの大きさＩφｓ１はほぼ無誤差であるが、角度ψＮ
）は誤差を伴っている１回転磁界機磁束ベクトルφＳの
位置により軸１および２を存する１つの磁界座標系が定
められ、その際に回転磁界機磁束ベクトルφ３は軸１の
方向に位置している。固定子電流ベクトルｉｓは磁界座
標系１．２のなかで、それぞれ直流量である第１の固定
子電流成分１１および第２の固定子電流成分１２から成
っている。その際に第１の磁界オリエンティラドな固定
子電流成分ｉ、は回転磁界機磁束ベクトルφ３の方向に
位１し、また第２の磁界オリエンティラドな固定子電流
成分ｉｔは回転磁界機磁束ベクトルφ３と直交している
。

回転磁界機磁束ベクトルφ３の角度ψ（ｉ）は誤差を伴
っているので、この誤差は回転磁界機の強い負荷の際、
特に定格モーメントの際には第１の固定子電流成分ｉ、
に影響を与える。磁界オリエンティラドな直流量ｉ、お
よびｉ、への固定子オリエンティラドな交流量φ８、φ
β、ｉ　ｔ　オヨヒｌβのこの変換は、第２図で実際値
計算装置３の１つのモジュールであるベクトル回転器に
より可能にされる。

第２図には、固定子オリエンティッドな交流量ｕｙ＋、
ｕｓ、Ｉｎおよびｉ、を磁界オリエンティラドな直流量
ｉｌ、ｌＫおよび１φ３１に変換する公知の実際値計算
装置３が示されている。この実際値計算装置３は２つの
座標変換器４および６．４つの加算要素８．１０．１２
および１４．２つの積分器１６および１８．１つのベク
トル回転器２０および１つの絶対値形成器２２を含んで
いる。

座標変換器４または６は三相交流系の端子電圧ｕ１１お
よびＵ、または導体電流ｉＲおよびｉ、を、固定子座標
系α／βの２つの直交する電圧Ｕ、およびＵβまたは電
流１７および１／９を有する１つの二相系に変換する。

これらの固定子オリエンティラドな電圧成分ｕ、＜およ
びＵβから電流比例のオーム性電圧降下が取り出され、
その際に差が積分される。積分器１６または１８の出力
端から固定子オリエンティラドな磁束成分りまたはφβ
が得られ、これらからそれぞれ電流比例の誘導性電圧降
下が取り出される。これらの固定子オリエンティラドな
交流量φ７、φβ、ｉｄおよびｉβはベクトル回転器２
０により磁界オリエンティラドな直流量１１および＋１
に変換される。さらに固定子オリエンティラドな磁束成
分φ７およびφβから絶対値形成器２２により回転磁界
機磁束ベクトルの大きさＩφ３Ｉが形成される。

第３図には、本発明による方法を実施するための１つの
回路装置が示されており、その際に固定子オリエンティ
ラドな交流量ｕｌｌｓｕ！、ｉ＋＋オよびｉ、から実際
値計算装置３により磁界オリエンティラドな直流量Ｌ、
＋！および１φＳ　１が形成される。第２の固定子電流
成分１２は直接に処理回路２４の第１の入力端に供給さ
れている。

このような処理回路２４の構成は一般に知られている。

たとえば処理回路２４は後段に接続されているメモリを
有する比形成器を含んでいてよい。

メモリのなかにはたとえば予め定められた分解能を有す
るａｒｃｔａｎ関数が格納されている。メモリのアドレ
スとしてそれぞれ第２の固定子電流成分１２および補正
された第１の固定子電流成分１１の求められた比が用い
られる。処理回路２４の１つの特に簡単な実施例では、
処理回路２４としてプロセッサが用いられる。この処理
回路２４の第２の入力端には、加算要素２６の出力端に
生ずる補正された第１の固定子電流成分りが供給される
。加算要素２６の第１の入力端は高域通過フィルタ２８
を介して実際値計算装置３と接続されている。この高域
通過フィルタ２８の時定数Ｔは回転磁界機の磁束時定数
り、／Ｒ，にほぼ等しい。それにより、誤差を伴ってい
る第１の固定子電流成分１１の高周波成分のみが加算要
素２６の第１の入力端に到達する。加算要素２６の第２
の入力端は比形成器３０の出力端と結び付けられており
、その第１の入力端Ｘは回転磁界機磁束ベクトルの大き
さ１φ３１を、またその第２の入力端ｙは回転磁界機主
インダクタンスの値ＬＨを与えられている。この比形成
器３０の出力端に、磁界オリエンティラドな固定子電流
成分ｉｌの低周波成分と等価である静的な電流成分ｔ＋
ｓが生ずる。

加算要素２６の出力端または処理回路２４の第２の入力
端に生ずる補正された第１の固定子電流成分ｉ、はこう
して１つの定常的および動的成分１＋ｓおよびｉｌｄを
含んでいる。駆動の１つの定常的作動状態、すなわち回
転磁界機の一定の負荷の際には、動的成分ｉ＋ａはほと
んど作用しない。しかし、回転磁界機の負荷の変化の際
、すなわち動的作動状態では、動的成分がもはや無視さ
れ得ない。この認識が本発明による方法では考慮に入れ
られている。

こうして回転磁界機の作動状態に無関係に常に、処理回
路２４の出力端に生じ、また固定子電流ベクトルｉ３と
回転磁界機磁束ベクトルφ３との間の角度を示す負荷角
実際値νを、本発明による方法を実施するための回路装
置により、回転磁界機の固定子の２つの相ＲおよびＳの
固定子オリエンティラドな交流量ｕ＊ｓｕｓ、ｉｌｌお
よびｉ、からシミュレートすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は空間ベクトル図、第２図は固定子オリエンティ
ラドな交流量を磁界オリエンティラドな直流量に変換す
る１つの公知の回路装置のブロック図、第３図は本発明
による方法を実施するための１つの回路装置のブロック
図である。１．２・・・磁界オリエンティラドな直交座標系の軸３
・・・実際値計算装置４．６・・・座標変換器８〜１４．２６・・・加算要素２０・・・ベクトル回転器２２・・・絶対値形成器２４・・・処理回路２８・・・高域通過フィルタ３０・・・比形成器 α、β・・・固定子オリエンティッドな直交座標系の軸ｉや、ｉ、・・・相電流鳴、ｉ／３・・・電流成分ｉ　・・・固定子ｔｔｆｉベクトル φ　・・・回転磁界機磁束ベクトル φ７、す・・・磁束成分ｕｓ、ｕｓ・・・端子電圧咄、Ｕβ・・・電圧成分 ν・・・負荷角、ｔｌｌｌＱ１代理人弁理士冨村　謬゛１゛・′を瞑　　　、ユ・ヒ。ｌルｋ、実

Claims

【特許請求の範囲】１）それぞれ固定子オリエンティッドな交流量を表す回
転磁界機の固定子の少なくとも２つの相（Ｒ、Ｓ）の端
子電圧（ｕ＿Ｒ、ｕ＿Ｓ）および導体電流（ｉ＿Ｒ、ｉ
＿Ｓ）から回転磁界機の負荷角実際値（ν）をシミュレ
ートするための方法であって、これらの固定子オリエン
ティッドな交流量（ｕ＿Ｒ、ｕ＿Ｓ、ｉ＿Ｒ、ｉ＿Ｓ）
がそれぞれ磁界オリエンティッドな直流量である回転磁
界機電流ベクトル（ｉ＾Ｓ）の第１の固定子電流成分（
ｉ＿１）および第２の固定子電流成分（ｉ＿２）および
回転磁界機磁束ベクトルの大きさ（｜φ＾Ｓ｜）に変換
され、その際に第１の固定子電流成分（ｉ＿１）が回転
磁界機磁束ベクトル（φ＾Ｓ）の方向に位置し、また第
２の固定子電流成分（ｉ＿２）が回転磁界機磁束ベクト
ル（φ＾Ｓ）と直交している方法において、定常的成分
（ｉ＿Ｉ＿Ｓ）および動的成分（ｉ＿Ｉ＿ｄ）から成る
補正された第１の固定子電流成分（ｉ＿１）が発生され
、その際に定常的成分（ｉ＿Ｉ＿Ｓ）が回転磁界機磁束
ベクトルの大きさ（｜φ＾Ｓ｜）から回転磁界機主イン
ダクタンス（Ｌ＿Ｍ）の値により除算されて求められ、
また動的成分（ｉ＿Ｉ＿ｄ）が第１の固定子電流成分（
ｉ＿１）の高周波成分に等しく、また負荷角実際値（ν
）が関係式 ν＝ａｒｃｔａｎ（ｉ＿２／＠ｉ＿１＠）ここでｉ＿２＝第２の固定子電流成分＠ｉ＿１＠＝補正された第１の固定子電流成分から導き
出されることを特徴とする回転磁界機の負荷角実際値の
シミュレーション方法。２）固定子オリエンティッドな交流量（ｕ＿Ｒ、ｕ＿Ｓ
、ｉ＿Ｒ、ｉ＿Ｓ）をそれぞれ磁界オリエンティッドな
直流量（｜φ＾Ｓ｜、ｉ＿１、ｉ＿２）に変換する実際
値計算装置（３）により請求項１による方法を実施する
ための回路装置において、第１の固定子電流成分（ｉ＿
１）が、回転磁界機の磁界時定数（Ｌ＿Ｚ／Ｒ＿Ｚ）に
近似的に等しい時定数（Ｔ）を有する高域通過フィルタ
（２８）を介して加算要素（２６）の第１の入力端に供
給されており、その第２の入力端が比形成器（３０）の
出力端と結び付けられており、その第１の入力端（ｘ）
が回転磁界機磁束ベクトル（φ＾Ｓ）の大きさを、また
その第１の入力端（ｙ）が回転磁界機主インダクタンス
（Ｌ＿Ｍ）の値を与えられており、加算要素（２６）の
出力端が処理回路（２４）の第２の入力端と結び付けら
れており、その第１の入力端が第２の固定子電流成分（
ｉ＿２）を与えられており、処理回路（２４）が後段に
接続されているメモリを有する比形成器を含んでいるこ
とを特徴とする回転磁界機の負荷角実際値のシミュレー
ション装置。３）処理回路（２４）としてプロセッサが設けられてい
ることを特徴とする請求項２記載の回路装置。