JPH019277Y2 - - Google Patents
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- JPH019277Y2 JPH019277Y2 JP1985110597U JP11059785U JPH019277Y2 JP H019277 Y2 JPH019277 Y2 JP H019277Y2 JP 1985110597 U JP1985110597 U JP 1985110597U JP 11059785 U JP11059785 U JP 11059785U JP H019277 Y2 JPH019277 Y2 JP H019277Y2
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- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 44
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 28
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 22
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
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- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は、タコジエネレータおよび磁束検出器
を用いないで、誘導電動機をベクトル制御する制
御装置に関するものである。
を用いないで、誘導電動機をベクトル制御する制
御装置に関するものである。
一般に分巻直流機のトルク発生機構は、主磁束
Φに対し常に電機子電流iaが直交するように整流
子で電流の切り換え動作を行なつている。従つて
発生トルクはTe∝iaΦとなり、主磁束Φが一定で
あれば電機子電流iaに対し線形特性が得られる。
この基本的な関係を誘導電動機に適用するなら
ば、Φは２次鎖交磁束ベクトルΦ2に、iaは回転子
（２次）電流ベクトルi* 2に対応させることができ、
そのベクトルの相対関係が、直流機と等価になる
ように制御すれば良い。このような制御方式をベ
クトル制御方式という。
Φに対し常に電機子電流iaが直交するように整流
子で電流の切り換え動作を行なつている。従つて
発生トルクはTe∝iaΦとなり、主磁束Φが一定で
あれば電機子電流iaに対し線形特性が得られる。
この基本的な関係を誘導電動機に適用するなら
ば、Φは２次鎖交磁束ベクトルΦ2に、iaは回転子
（２次）電流ベクトルi* 2に対応させることができ、
そのベクトルの相対関係が、直流機と等価になる
ように制御すれば良い。このような制御方式をベ
クトル制御方式という。
ベクトル制御方式は、直流機の整流機能を誘導
機に制御的に代行し、磁束ベクトルと、電流ベク
トルの直交関係を保障するものであり、発生トル
クは、次のように与えられる（理解の簡単のため
回転子漏れインダクタンスは無視することとす
る。） Te∝i* 2×Φ2＝i* 2Φ≒i* 2Φn …… 二相電動機を例としてベクトル制御を行なつた
場合の電流指令の関係を説明すると、第１図は主
磁束ベクトルΦnの位相に一致した座標系γ−δ
軸と、固定子静止系α−β軸の相対関係を示した
ものであり、in（Φn）は主磁束ベクトルΦnを与え
る励磁電流成分、i2はトルク電流成分であつて直
流機の補償巻線電流に対応するもの、i* 2は回転子
（２次）電流であつて直流機の電機子電流に対応
するもの、i1〓及びi1〓はα相およびβ相の固定子
電流である。
機に制御的に代行し、磁束ベクトルと、電流ベク
トルの直交関係を保障するものであり、発生トル
クは、次のように与えられる（理解の簡単のため
回転子漏れインダクタンスは無視することとす
る。） Te∝i* 2×Φ2＝i* 2Φ≒i* 2Φn …… 二相電動機を例としてベクトル制御を行なつた
場合の電流指令の関係を説明すると、第１図は主
磁束ベクトルΦnの位相に一致した座標系γ−δ
軸と、固定子静止系α−β軸の相対関係を示した
ものであり、in（Φn）は主磁束ベクトルΦnを与え
る励磁電流成分、i2はトルク電流成分であつて直
流機の補償巻線電流に対応するもの、i* 2は回転子
（２次）電流であつて直流機の電機子電流に対応
するもの、i1〓及びi1〓はα相およびβ相の固定子
電流である。
今、主磁束Φnが、固定子静止系に対して、回
転角ψで回転しているとし、主磁束の大きさΦn
＝lnin（lnは一相当りの励磁インダクタンス）、回
転子電流の大きさをi* 2とすれば、Φn、i* 2はγ−δ
軸上の電流指令分（in，i2）によつて作られる。
このとき、前記のトルクの式は次のようになる。
転角ψで回転しているとし、主磁束の大きさΦn
＝lnin（lnは一相当りの励磁インダクタンス）、回
転子電流の大きさをi* 2とすれば、Φn、i* 2はγ−δ
軸上の電流指令分（in，i2）によつて作られる。
このとき、前記のトルクの式は次のようになる。
Te∝i2Φn ……′
固定子巻線各相の電流i1〓，i1〓は（in，i2）から
得られ、その対応は次の通りである。
得られ、その対応は次の通りである。
i1〓＝incosψ−i2sinψ ……
i1〓＝insinψ＋i2cosψ ……
この，式の関係で固定子電流i1〓，i1〓を指
令した場合、′式で与えられるトルクを発生す
るための必要十分条件を求めると、次のような関
係が得られる。
令した場合、′式で与えられるトルクを発生す
るための必要十分条件を求めると、次のような関
係が得られる。
ここでψは主磁束回転角速度、θは電動機回転
角速度である。
角速度である。
この関係を次のようにまとめれば、分巻直流機
のトルク発生の式、および電圧関係を表わす式と
全く同一の形式となる。
のトルク発生の式、および電圧関係を表わす式と
全く同一の形式となる。
このようにして主磁束成分電流inと、これと直
交するトルク成分電流i2とを合成して、固定子電
流として指令すれば、特性は全て直流機に等価な
ものになり、発生トルクの非線形性および磁束応
答の影響を除去することができる。
交するトルク成分電流i2とを合成して、固定子電
流として指令すれば、特性は全て直流機に等価な
ものになり、発生トルクの非線形性および磁束応
答の影響を除去することができる。
第２図に磁界オリエンテーシヨン制御方式の基
本構成図を示す。同図において、励磁電流成分に
対応させようとする指令値（in〓，n〓）と、実際の
磁束成分との位相差を比較し、常にその位相差が
零になるように磁束の回転速度（周波数）を調整
する自制ループが磁束オリエンテーシヨンの基本
ループになつている。
本構成図を示す。同図において、励磁電流成分に
対応させようとする指令値（in〓，n〓）と、実際の
磁束成分との位相差を比較し、常にその位相差が
零になるように磁束の回転速度（周波数）を調整
する自制ループが磁束オリエンテーシヨンの基本
ループになつている。
この第２図の例に見られるように従来のベクト
ル制御方式は回転速度の検出手段としてタコジエ
ネレータ（以下TGと略称する）を用い、また磁
束成分の検出手段としてサーチコイルあるいはホ
ール素子を用いているが、本考案では回転数検出
また磁束成分の検出を前記のように機構部品や素
子によらず静的に行なうことによりTGやサーチ
コイル、ホール素子無しで誘導電動機をベクトル
制御することのできる制御装置を提供することを
目的とするものである。
ル制御方式は回転速度の検出手段としてタコジエ
ネレータ（以下TGと略称する）を用い、また磁
束成分の検出手段としてサーチコイルあるいはホ
ール素子を用いているが、本考案では回転数検出
また磁束成分の検出を前記のように機構部品や素
子によらず静的に行なうことによりTGやサーチ
コイル、ホール素子無しで誘導電動機をベクトル
制御することのできる制御装置を提供することを
目的とするものである。
本考案は、誘導電動機の速度指令信号NSと速
度帰還信号fNとの偏差△Ｎに対応するトルク成分
電流指令I2、励磁電流成分指令I0、前記誘導電動
機の１次電圧Enと１次電流Inとから演算導出さ
れた２次鎖交磁束ベクトルΦ2の位相、および励
磁分ベクトルΦ1の位相に基づいて前記誘導電動
機をベクトル制御する構成の速度制御装置におい
て、 前記２次鎖交磁束ベクトルΦ2と励磁分ベクト
ルΦ1の位相を比較して位相偏差信号△θを送出
する位相比較回路と、 前記位相偏差信号△θをPID増幅して１次周波
数信号1を送出するPID増幅器と、前記１次周波
数信号1を入力し、前記励磁分ベクトルΦ1を送
出する発振器と、 前記１次周波数信号1から前記トルク指令分電
流指令I2に基づいて演算したすべり周波数2を減
算して前記速度帰還信号fNを送出する減算器とを
備えたことを特徴とする。
度帰還信号fNとの偏差△Ｎに対応するトルク成分
電流指令I2、励磁電流成分指令I0、前記誘導電動
機の１次電圧Enと１次電流Inとから演算導出さ
れた２次鎖交磁束ベクトルΦ2の位相、および励
磁分ベクトルΦ1の位相に基づいて前記誘導電動
機をベクトル制御する構成の速度制御装置におい
て、 前記２次鎖交磁束ベクトルΦ2と励磁分ベクト
ルΦ1の位相を比較して位相偏差信号△θを送出
する位相比較回路と、 前記位相偏差信号△θをPID増幅して１次周波
数信号1を送出するPID増幅器と、前記１次周波
数信号1を入力し、前記励磁分ベクトルΦ1を送
出する発振器と、 前記１次周波数信号1から前記トルク指令分電
流指令I2に基づいて演算したすべり周波数2を減
算して前記速度帰還信号fNを送出する減算器とを
備えたことを特徴とする。
以下、本考案を各実施例に基づいて説明すれ
ば、第３図は本考案の第１実施例を示すものであ
り、１は３相誘導電動機、２はこの誘導電動機の
２次鎖交磁束ベクトルΦ2を演算するベクトル演
算器、３は同演算器２の出力ベクトルΦ2の位相
に一致するようにインバータ４の励磁分ベクトル
Φ1の位相を比較させその位相誤差△θを増幅、
積分して得た周波数成分1を発振器OSCに与える
PLL制御部である。このPLL制御部３で得られ
た周波数成分1と2（後述）との演算値fNは従来
のTGに代わる速度信号として速度指令NSと比較
され、速度誤差△Ｎに応じたアンプANの出力I2
はリミツタアンプSfに入力されその出力信号2が
1から減算される。また出力I2はベクトルΦ1とベ
クトル積算され２相−３相変換器５で３相変換さ
れてトルクに対応した点弧位相が得られ、SCR
インバータ４を点弧させる。
ば、第３図は本考案の第１実施例を示すものであ
り、１は３相誘導電動機、２はこの誘導電動機の
２次鎖交磁束ベクトルΦ2を演算するベクトル演
算器、３は同演算器２の出力ベクトルΦ2の位相
に一致するようにインバータ４の励磁分ベクトル
Φ1の位相を比較させその位相誤差△θを増幅、
積分して得た周波数成分1を発振器OSCに与える
PLL制御部である。このPLL制御部３で得られ
た周波数成分1と2（後述）との演算値fNは従来
のTGに代わる速度信号として速度指令NSと比較
され、速度誤差△Ｎに応じたアンプANの出力I2
はリミツタアンプSfに入力されその出力信号2が
1から減算される。また出力I2はベクトルΦ1とベ
クトル積算され２相−３相変換器５で３相変換さ
れてトルクに対応した点弧位相が得られ、SCR
インバータ４を点弧させる。
２次ベクトル演算器２は誘導電動機１をＬ形の
等価回路として概略演算するもので、基本的には
第４図に示すように誘導電動機１の端子電圧EM
を積分した出力Φ0を同電動機１の励磁磁束とし、
１次電流IMと洩れインダクタンス（l1＋l2）との
積を洩れ磁束Φlとして３相−２相変換後、Φ2≒
Φ0−Φlを得るものである。
等価回路として概略演算するもので、基本的には
第４図に示すように誘導電動機１の端子電圧EM
を積分した出力Φ0を同電動機１の励磁磁束とし、
１次電流IMと洩れインダクタンス（l1＋l2）との
積を洩れ磁束Φlとして３相−２相変換後、Φ2≒
Φ0−Φlを得るものである。
第５図も同じ２次ベクトル演算方法であるが、
第４図の場合の積分器のドリフト誤差を避けるた
め、他の目的に使用されるPT（計器用変圧器）の
励磁電流を使用したものである。
第４図の場合の積分器のドリフト誤差を避けるた
め、他の目的に使用されるPT（計器用変圧器）の
励磁電流を使用したものである。
第３図に示す２次ベクトル演算器では、図示の
回路構成により、 Φ2（ｓ）≒MI0／R1＋（Ｍ＋1）ｓ −（l1＋l2）IM という等価的伝達関数を得ることができる。
回路構成により、 Φ2（ｓ）≒MI0／R1＋（Ｍ＋1）ｓ −（l1＋l2）IM という等価的伝達関数を得ることができる。
この回路構成では、低周波では自動的に電流形
PWM（パルス幅変調）となり、トルクリツプル
10％以下が可能である。
PWM（パルス幅変調）となり、トルクリツプル
10％以下が可能である。
位相比較器６は第６図に示すように、２相分解
したΦ2とΦ1との積で位相差を比較検出するもの
で、次のような演算処理が行なわれる。
したΦ2とΦ1との積で位相差を比較検出するもの
で、次のような演算処理が行なわれる。
Φ2−Φ1＝Φ2〓Φ1〓
−Φ2〓Φ1〓
＝Φ2cosθ2×Φ1sinθ1−Φ2sinθ2×Φ1cosθ1
＝Φ1Φ2sin（θ1−θ2）＝△θ
PLL制御部３では、インバータ４の励磁分ベ
クトルΦ1の位相を、この電動機の２次鎖交磁束
ベクトルΦ2の位相に一致させるように制御する
ものである。このため位相偏差△θを増幅積分
し、補償回路を通せば、積分器の出力と2の和あ
るいは差はPLLの応答遅れを有する等価的TGと
なる。このPLL制御により、位相偏差△θが零
になるように位相固定制御が行なわれる。この場
合、Φ2を負帰還するので、PLL制御部の積分器
の出力はこの電動機の回転周波数1となり、すべ
りのsf＝2を減算すれば回転数に対応した周波数
Nが得られる。ここで、すべり周波数2は次のよ
うにして求められたものである。すなわち、一般
に誘導電動機の２次抵抗値をR2、相互インダク
タンスをＭ、２次鎖交磁束Φ2に寄与する電流I0の
成分すなわち励磁分電流をI02とすれば、ベクト
ル制御が行われるときは、 2＝（R2／2πMI02）・I2 となり、リミツタアンプSfにおいてトルク成分電
流指令I2にR2／2πMI02が乗算されてすべり周波
数2が演算される。但し、PLLのゲイン定数Ａと
積分時定数Ｔにより決まる１次遅れ時定数（Ｔ／
Ａ）だけ応答が遅れるがこの点は、微分、あるい
は比例ゲイン補償によつて改善し得る。
クトルΦ1の位相を、この電動機の２次鎖交磁束
ベクトルΦ2の位相に一致させるように制御する
ものである。このため位相偏差△θを増幅積分
し、補償回路を通せば、積分器の出力と2の和あ
るいは差はPLLの応答遅れを有する等価的TGと
なる。このPLL制御により、位相偏差△θが零
になるように位相固定制御が行なわれる。この場
合、Φ2を負帰還するので、PLL制御部の積分器
の出力はこの電動機の回転周波数1となり、すべ
りのsf＝2を減算すれば回転数に対応した周波数
Nが得られる。ここで、すべり周波数2は次のよ
うにして求められたものである。すなわち、一般
に誘導電動機の２次抵抗値をR2、相互インダク
タンスをＭ、２次鎖交磁束Φ2に寄与する電流I0の
成分すなわち励磁分電流をI02とすれば、ベクト
ル制御が行われるときは、 2＝（R2／2πMI02）・I2 となり、リミツタアンプSfにおいてトルク成分電
流指令I2にR2／2πMI02が乗算されてすべり周波
数2が演算される。但し、PLLのゲイン定数Ａと
積分時定数Ｔにより決まる１次遅れ時定数（Ｔ／
Ａ）だけ応答が遅れるがこの点は、微分、あるい
は比例ゲイン補償によつて改善し得る。
なお、本考案では、公知のPLL回路と異なり、
発振器の出力である励磁ベクトルを１次周波数制
御にも用いている点、PID増幅器によつて応答遅
れが補償されてしかもこのPID増幅器の出力を一
次周波数信号として用いる点は本考案において初
めてなし得た構成である。
発振器の出力である励磁ベクトルを１次周波数制
御にも用いている点、PID増幅器によつて応答遅
れが補償されてしかもこのPID増幅器の出力を一
次周波数信号として用いる点は本考案において初
めてなし得た構成である。
上述したように本考案では、誘導電動機の２次
鎖交磁束ベクトルを、誘導電動機の１次端子電圧
および１次電流から演算し、回転磁界の瞬時値を
基準にして誘導電動機の１次電流の瞬時値を制御
することとしたので、サーチコイルやホール素子
等の磁束検出手段を不要とし、また上記によつて
演算された２次鎖交磁束ベクトル指令入力とする
PLL制御回路の出力を速度帰還信号として静的
に速度を検出できるため、タコジエネレータ無し
でベクトル制御できるという効果を奏するもので
ある。
鎖交磁束ベクトルを、誘導電動機の１次端子電圧
および１次電流から演算し、回転磁界の瞬時値を
基準にして誘導電動機の１次電流の瞬時値を制御
することとしたので、サーチコイルやホール素子
等の磁束検出手段を不要とし、また上記によつて
演算された２次鎖交磁束ベクトル指令入力とする
PLL制御回路の出力を速度帰還信号として静的
に速度を検出できるため、タコジエネレータ無し
でベクトル制御できるという効果を奏するもので
ある。
更に、公知のPLL回路と異なり、発振器の出
力である励磁ベクトルを２次周波数制御に用いる
ことができ、またPID増幅器によつて応答遅れを
補償することができ、しかもこのPID増幅器の出
力を２次周波数信号として用いることができると
いう効果も併せて有するものである。
力である励磁ベクトルを２次周波数制御に用いる
ことができ、またPID増幅器によつて応答遅れを
補償することができ、しかもこのPID増幅器の出
力を２次周波数信号として用いることができると
いう効果も併せて有するものである。
第１図は２相誘導電動機の電流関係を示すベク
トル図、第２図は従来のベクトル制御方式を示す
ブロツク図、第３図は本考案の第１実施例を示す
ブロツク図、第４図は２次ベクトル演算器の実施
例を示すブロツク図、第５図は２次ベクトル演算
器の他の例を示すブロツク図、第６図は位相比較
器の演算処理を示す説明図である。 １：３相誘導電動機、２：ベクトル演算器、
３：PLL制御部、４：インバータ、５：２相−
３相変換器、６：位相比較器。
トル図、第２図は従来のベクトル制御方式を示す
ブロツク図、第３図は本考案の第１実施例を示す
ブロツク図、第４図は２次ベクトル演算器の実施
例を示すブロツク図、第５図は２次ベクトル演算
器の他の例を示すブロツク図、第６図は位相比較
器の演算処理を示す説明図である。 １：３相誘導電動機、２：ベクトル演算器、
３：PLL制御部、４：インバータ、５：２相−
３相変換器、６：位相比較器。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 誘導電動機の速度指令信号NSと速度帰還信号
fNとの偏差△Ｎに対応するトルク成分電流指令
I2、励磁電流成分指令I0、前記誘導電動機の１次
電圧Enと１次電流Inとから演算導出された２次
鎖交磁束ベクトルΦ2の位相、および励磁分ベク
トルΦ1の位相に基づいて前記誘導電動機をベク
トル制御する構成の速度制御装置において、 前記２次鎖交磁束ベクトルΦ2と励磁分ベクト
ルΦ1の位相を比較して位相偏差信号△θを送出
する位相比較回路と、 前記位相偏差信号△θをPID増幅して１次周波
数信号1を送出するPID増幅器と、 前記１次周波数信号1を入力し、前記励磁分ベ
クトルΦ1を送出する発振器と、 前記１次周波数信号1から前記トルク指令分電
流指令I2に基づいて演算したすべり周波数2を減
算して前記速度帰還信号fNを送出する減算器とを
備えたことを特徴とする誘導電動機の速度制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985110597U JPS6141395U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985110597U JPS6141395U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6141395U JPS6141395U (ja) | 1986-03-15 |
| JPH019277Y2 true JPH019277Y2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=30669720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985110597U Granted JPS6141395U (ja) | 1985-07-18 | 1985-07-18 | 誘導電動機の速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6141395U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008038520A1 (de) * | 2008-08-20 | 2010-02-25 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zum Bereitstellen eines Drucks für einen hydraulischen Verbraucher und Verfahren zum Bereitstellen eines Drucks |
-
1985
- 1985-07-18 JP JP1985110597U patent/JPS6141395U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6141395U (ja) | 1986-03-15 |
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