JPH0197194A - 誘導電動機の速度制御装置 - 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） この発明は誘導電動機の入力電流、即ち１次電流を制御
し同電動機の回転速度を制御する速度制御装置に関する
ものである。

（従来技術〉 従来、例えば第１図に示すように、直流電源１から供給
される電力を平滑コンデンサ２を介してインバータ回路
３にて３相交流に変換して３相誘導電動機（以下、単に
電動機という）４を駆動する制御装置にはすべり周波数
制御に基く速度制御装置がある。

一般に、この速度制御装置は電動機４の実際の回転速度
を検出する速度検出゛手段としての速度検出器５が検出
した検出信号に基くその時の電動機４の回転速度ｆｍと
速度指令手段としての速度指令設定器６からの誘導電動
機４の回転速度を指令する速度指令値ｆｍ＊とを減算器
７に出力する。そして、減算器７は速度指令値ｆｍ＊を
回転速度ｆｍで減算し偏差Δｆｍ　　（＝ｆｍｓ−ｆｍ
　）を求め、その偏差Δｆｍをすべり周波数設定器８に
出力する。

すべり周波数設定器８は予め用意された偏差Δｆｍに対
して一義的に決まるすべり周波数ｆｓを加算器９及び電
流振幅演算回路１０に出力する。

この加算器９は速度検出器５が検出した電動機４の回転
速度ｆｍを入力し、この回転速度ｆｍとすべり周波数ｆ
ｓとを加算し、この加算値を、即ち電動機４の入力電流
（−次電流）の−次局波数ｆ　（＝ｆｍ　＋ｆｓ　）と
して電流振幅演算回路１０及び指令電流演算器１１に出
力する。前記電流振幅演算回路１０はこの一次周波数ｆ
と前記すべり周波数ｆｓとに基いて電動機４の一次電流
の娠幅値工、を演算し、次段の指令電流演算器１１に出
力する。指令電流演算器１１は電動機４の振幅値１１及
び−次局波数ｆとに基いて前記速度指令設定器６が指令
した速度指令値ｆｍ＊で電動機４を回転させるための２
相分の瞬時値電流（以下、指令電流という）ｉａ＊、ｉ
ｂ＊を演算する。そして、指令電流演算器１１で演算さ
れた指令電流１ａ＊。

ｉｂ＊は減算器１２ａ、１２ｂに出力される。

減算器１２ａ、１２ｂはそれぞれ電動機４に入力される
３相入力電流のうち２相の入力電流の瞬時値を検出する
電流検出センサ１３ａ、１３ｂからその時の電流検出値
ｉａ、ｉｂを入力し、同検出値ｉａ、ｉｂと指令電流ｉ
ａ＊、ｉｂ＊とから偏差Δｉａ　（＝ｉａ＊　−１ａ）
、Δ１ｂ（＝ｉｂ中−１ｂ）を求め、それぞれ電流制御
部１４に出力される。電流制御部１４はこの偏差Δ１ａ
。

Δｉｂを比例積分して増幅するとともに、残りの１相の
偏差Δ１ｃ（＝−（Δｉａ十Δ１ｂ））を求め同じく比
例積分し増幅してインバータ駆動制御手段としてのＰＷ
Ｍ回路１５に出力する。ＰＷＭ回路１５はそれぞれ各相
の偏差Δｉａ、Δｉｂ。

Δｉｃをパルス幅変調し、その各相のパルス列信号を同
じくインバータ駆動手段としてのドライブ回路１６に出
力する。

そして、ドライブ回路１６はこの各相のパルス列信号に
基いてインバータ回路３の各スイッチング素子をオン・
オフ制御して各相の入力電流を前記指令電流演算器１１
で指定した指令電流ｉａ＊。

ｉｂ＊、ｉｃ＊　　（＝−（ｉａｓ十ｉｂ＊））にして
電動機４の回転速度ｆｍを速度指令設定器６で指令した
速度指令値ｆｍ＊に制御する。

即ち、上記すべり周波数制御に基く速度制御装置におい
ては、まず、すべり周波数設定器８にて速度指令値ｆｍ
＊と回転速度ｆｍとの偏差Δｆｍ（＝ｆｍ＊−ｆｍ）か
らすべり周波数ｆｓが設定され、そのすべり周波数ｆｓ
に基づいて指令電流ｉａ＊、ｉｂ＊が設定されるもので
ある。

そして、このすべり周波数の設定について、本出願人が
先に出願した特願昭６２−１０９４６６号及び特願昭６
２−１９７０４４号等で開示したすべり周波数設定器８
はその時の電動機４の回転速度ｆｍ　　（ｆｍｌ、　ｆ
ｍ２．　ｆｍ３等）ごとに用意された偏差基準値ｆｃ　
　（ｆｃｌ、　ｆｃ２．　ｆｃ３等）及び最　　′大す
べり周波数ｆ　ＳｍａＸ　（ｆ　ｓｍａｘｉ　、　ｆ　
５ＩｎａＸ２　。

ｆ　ｓｍａｘ２等）に基いて以下のようにすべり周波数
ｆｓを設定していた。

今、実際の電動機４の回転速度ｆｍがｆｍｌのとき、第
４図及び第５図に示すように偏差Δｆｍが予め定めた偏
差基準値ｆｃ１以上かどうかを判断し、Δｆｍ≧ｆＣ１
の場合にはすべり周波数を　ｆｓ＝ｆ　ｓｍａｘｌと設
定する。反対に、Δｆ＋ｒ＋≦−ｆｃ１の場合にはすべ
り周波数をｆｓ＝−ｆｓｍａｘｌと設定する。

又、−ｆｃｌ＜Δｆｍ＜ｆｃｌの場合にはすべり周波数
をｆｓ　＝　（ｆｓｍａｘｌ　／ｆｃｌ）　−Δｆｍの
演算式で求めている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記制御装置においては速度指令値ｆ■に実際の回転速
度ｆｍが追従するようにすべり周波数ｆｓが演算され、
指令電流ｉａ、ｉｂ等が演算されるものである。そして
、すべり周波数ｆｓは電動様４の発生トルクにほぼ比例
関係にあることから、速度指令値ｆ■に実際の回転速度
ｆｍがある程度近ずいたとき（Δｆｌ［ｌがゼロに近ず
いたとき）、第５図から明らかなようにすべり周波数ｆ
ｓを絞り発生トルクを小さくしている。従って、実際の
回転速度ｆｍは発生トルクと電動機４の負荷トルクとが
釣り合うところで落ち付き一定となる。

即ち、この最終的に落ち付く回転速度ｆｍは誘導電動機
４の負荷トルクの大小によって異なることになり、実際
の回転速度ｆｍを負荷トルクの大小に関係なく速度指令
値ｆｍ＊に一致させることができなかった。

この発明は前記問題点を解消するためになされたもので
必って、その目的は誘導電動機の負荷の大きさに関係な
く、速度指令値に一致する回転速度に誘導電動機を制御
することができる誘導電動機の速度制御装置を提供する
ことにある。

発明の構成 （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べく、インバータ回路を介
して入力される交流電源にて駆動制御される誘導電動機
と、インバータ回路を駆動させるインバータ駆動手段と
、誘導電動機の入力電流を検出する電流検出手段と、誘
導電動機の回転速度を指令する速度指令手段と、誘導電
動機の回転速度を検出する速度検出手段と、速度指令手
段からの速度指令値と速度検出手段からの実際の回転速
度値との偏差を求める偏差演算手段と、偏差演算手段が
演算した偏差と予め定めた偏差基準値とを比較する第１
の比較手段と、誘導電動機の回転時の負荷を検出する負
荷検出手段と、負荷検出手段が検出した負荷と予め定め
た負荷基準値とを比較する第２の比較手段と、第１及び
第２の比較手段の各比較結果に基いてすべり周波数を負
荷が大きいときそれに相対して大きくするすべり周波数
設定手段と、すべり周波数設定手段にて設定したすべり
周波数から前記速度指令値に基く回転速度になる時の各
相の指令電流値を求める指令電流設定手段と、指令電流
値と前記電流検出手段が検出したその時の入力電流とに
基づいて実際の入力電流を指令電流となるように前記イ
ンバータ駆動手段を介して駆動制御する駆動制御手段と
からなる誘導電動機の速度制御装置をその要旨とするも
のである。

（作用） すべり周波数設定手段は第１及び第２の比較手段の各比
較結果に基いて誘導電動機の負荷が大きいと、それに相
対してすべり周波数を上げる。従って、すべり周波数に
対して比例関係にある電動機の発生トルクは上がる。そ
の結果、誘導電動機の負荷大小に関係なく実際の回転速
度を速度指令値に一致させることができる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を説明する。尚、
本実施例では第１図に破線で囲んだ部分をマイクロコン
ピュータ２０で構成し、すべり周波数ｆｓの演算を前記
した従来のすべり周波数設定器８とは異なる要素を用い
て設定した点に大きな比較を有していることから、その
比較を有するすべり周波数設定手段としてのすべり周波
数設定器の動作、即ちマイクロコンピュータ２０の動作
を第２図に示すフローチャートに従って説明するととも
に、説明の便宜上、電動機４にかかる負荷トルクが大き
い場合を想定して説明する。

今、マイクロコンピュータ２０は速度指令設定器６から
速度指令値ｆｍ＊及び速度検出器５からその時の回転速
度ｆｍを入力すると、速度指令値ｆｍ本と回転速度ｆｍ
とで偏差Δｆｍ　　（＝ｆｍ＊−ｆｍ　）を求めるとと
もに、回転速度ｆｍと同回転速度ｆｍより先に速度検出
器５から読み込んだ回転速度ｆｍｏとで実際の電動機４
の速度変化量Δｆｍｔを求める。

続いて、マイクロコンピュータ２０は実際の電動機４の
回転速度ｆｍ　　（ｆｍｌ、　ｆｍ２．　ｆｍ３−−等
）に対応して用意された第１の偏差基準値ｆｃａ（ｆｃ
ａｌ　、　ｆｃａ２　、　ｆｃａ３−−等）をマイクロ
コンピュータ２０に内蔵されたメモリから読み出し、同
偏差基準値ｆｃａと前記偏差Δｆｍを比較する。

そして、Δｆｍ≧ｆｃａの時、実際の電動機４の回転速
度ｆｍ　　（ｆｍｌ、　ｆｌｌ１２．　ｆｍ３等）に対
応して用意された最大すべり周波数ｆ　ｓｍａｘ　（ｆ
　ｓｍａｘｌ　。

ｆｓｍａｘ２　、　ｆｓｍａｘ３−−等）をマイクロコ
ンピュータ２０に内蔵されたメモリから読み出し、この
時のすべり周波数ｆｓをこの読み出した最大すべり周波
数ｆ　ｓｍａｘと設定する。

一方、Δｆｍ＜ｆｃａ場合、マイクロコンピュータ２０
は実際の電動機４の回転速度ｆｍ　　（ｆｍｌ。

ｆｍ２．　ｆｍ３・・等）に対応して用意された第２の
偏差基準値ｆｃｂ（ｆｃｂｌ　、　ｆｅｂ２　、　ｆｅ
ｂ３・・等）をマイクロコンピュータ２０に内蔵された
メモリから読み出し、同偏差基準値ｆｅｂと前記偏差Δ
ｆｍを比較する。Δｆｍ＜ｆｅｂの場合には回転速度ｆ
ｍが速度指令値ｆｍ＊と等しいとみなして先の演算で設
定したすべり周波数ｆｓｏをそのまま新たなすべり周波
数ｆｓとして設定する。

又、Δｆｍ≧ｆｅｂの場合、マイクロコンピュータ２０
は同じく電動は４の回転速度ｆｍ　　（ｆｍｌ。

ｆｍ２．ｆｍ３・・等）に対応して用意された負荷基準
値としての加速度基準値ｆａ　　（ｆａｌ、　ｆａ２゜
ｆａ３・・等）をマイクロコンピュータ２０に内蔵され
たメモリから読み出し、同加速度基準値ｆａと前記演算
した速度変化量Δｆｍｔとを比較する。

Δｆｍｔ≧ｆａの時、即ち電動機４の負荷トルクが大き
くないことに起因して速度変化が大きく充分に加速して
いると判断して、すべり周波数ｆｓを絞るべく、すべり
周波数ｆｓを ｆｓ　＝　（ｆｓｍａＸ／ｆＣａ）−Δｆｍの演算式で
設定する。

反対に、Δｆｍｔ＜ｆａの時、マイクロコンピュータ２
０は電動機４の負荷トルクが大きいことに起因して速度
変化が小さく電動機４の回転速度ｆｍが速度指令値ｆ＋
ｒ＋＊に達せず定常状態になっていると判断する。即ち
、電動機４の負荷トルクが太きことからこのｆｃａ≧Δ
ｆｍ≧ｆｅｂにおける従来のｆｓ　＝　（ｆｓｍａｘ／
ｆｃ　）　・Δｆ＋ｎの設定では発生トルクが小さく、
電動機４の回転速度ｆ＋ｒ＋が速度指令値ｆｍ＊に達し
ない一定速度状態に落ち付いていると判断する。そこで
、マイクロコンピュータ２０は発生トルクを上げるべく
、即ちすべり周波数ｆｓを増やすべく、すべり周波数ｆ
ｓをｆｓ　＝ｆｓＯ＋ｆｓｍｉｎ の演算式で設定する。尚、ｆｓｍｉｎは予め定められた
増加すべり母で必って、電動機４の回転速度ｆｍ　　（
ｆｍｌ、　ｆｍ２．ｆｍ３−−等）に対応して用意され
ている。又、ｆｓＯは前記と同様に先の演算で設定され
たすべり周波数である。

従って、ｆｃａ≧Δｆｍ≧ｆｅｂであって、ｆｍｔ＜ｆ
ａの場合には、先に設定したすべり周波数ｆｓ。

に加えて増加すべり量ｆ　５ｍ１ｎが加算された値が新
たなすべり周波数ｆｓとなることから、電動１４の発生
トルクは段階的に大きくなり、同電動機４は加速される
ことになる。

このように設定されたすべり周波数ｆｓは前記従来と同
様にマイクロコンピュータ２０内で一次周波数ｆ　（＝
ｆｓ　＋ｆｍ　）及び−次電流の振幅値■１が演算され
た後、指令電流ｉａ＊、ｉｂ＊が演算され、第１図に示
す減算器１２ａ、１２ｂに出力されることによって、以
後同様な処理動作が行われる。

このように本実施例においては、ｆｃａ≧Δｆｍ≧ｆｃ
ｂでおって、ｆｍｔ＜ｆａの場合、即ち、電動機４の負
荷トルクが大きく電動機４の回転速度ｆｎ＋が速度指令
値ｆｍ＊に達しない一定速度状態に落ち付いている場合
、先に設定したすべり周波数ｆｓｏに加えて増加すべり
＠ｆｓｍｉｎが加算された値を新たなすべり周波数ｆｓ
とし、電動機４の発生トルクを大きくし、同電動機４を
加速さぜるようにしたので、この処理動作が繰返される
ことにより、電動機４はその回転速度ｆｍが負荷の大小
に関係なくスムースに指令速度値ｆｍ＊に到達するよう
に制御されることになる。

尚、本実施例では説明の便宜上、負荷トルクが大きい場
合について説明したが、反対に負荷トルクが小さい場合
にも同様であって、この場合には発生トルクを小さくす
るようにすべり周波数ｆｓを設定することになる。

又、本実施例ではマイクロコンピュータ２０で指令電流
ｉａ＊、ｉｂ”まで演算したが、これをすべり周波数ｆ
ｓのみを演算するようにして実施してもよく、要は電動
機４の負荷に応じてすべり周波数ｆｓが設定できるもの
であればマイクロコンピュータに限定されるものではな
い。

発明の効果 以上詳述しなように、この発明によれば誘導電動機の負
荷の大きざに関係なく、誘導雷ｖＪ機の回転速度を速度
指令値に一致するように制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は誘導電動機の速度制御装置の電気ブロック回路
図、第２図はこの発明を具体化したマイクロコンピュー
タのすべり周波数を設定する処理動作を示すフローチャ
ート、第３図は同じく偏差に対するすべり周波数の関係
を示す図、第４図は従来のすべり周波数設定器の処理動
作を示すフローチャート、第５図は同じく偏差に対する
すべり周波数の関係を示す図である。 １は直流電源、３はインバータ回路、４は誘導電動機と
しての３相誘導電動機、５は速度検出手段としての速度
検出器、６は速度指令手段としての速度指令設定器、７
．１２ａ、１２ｂは減算器、１０は電流系幅演算回路、
１１は指令電流演算器、１３ａ、１３ｂは電流検出手段
としての電流検出センサ、１４は電流制御部、１５はイ
ンバータ駆動手段としてのＰＷＭ回路、１６はインバー
タ駆動手段としてのドライブ回路、２０は偏差演算手段
、第１及び第２の比較手段、加速度演算手段、すべり周
波数演算手段及び指令電流設定手段としてのマイクロコ
ンピュータ、ｆｍは回転速度、ｆｌｌｌｏは先の回転速
度、ｆｍ＊は速度指令値、ΔｆＩｌ′ｌは偏差、Δｆｍ
ｔは速度変化量、ｆｓはすべり周波数、ｆは一次周波数
、ｉ　ａ＊　、　　ｉ　ｂ＊　、　　ｉ　ｃ＊は瞬時値
電流（指令電流）、ｉａ、ｉｂは電流検出値、ｆｃａは
偏差基準値としての第１の偏差基準値、ｆｅｂは同じく
偏差基準値としての第２の偏差基準値、ｆａは負荷基準
値としての加速度基準値、ｆ　ｓｍａｘは最大すべり周
波数、ｆｓｍｉｎは増加すべり吊、ｆｓｏは先のすべり
周波数である。 特許出願人　株式会社　豊田自動織機製作所代理人　　
　　弁理士　恩田博宣 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インバータ回路を介して入力される交流電源にて駆
   動制御される誘導電動機と、 前記インバータ回路を駆動させるインバータ駆動手段と
   、 前記誘導電動機の入力電流を検出する電流検出手段と、 前記誘導電動機の回転速度を指令する速度指令手段と、 前記誘導電動機の回転速度を検出する速度検出手段と、 前記速度指令手段からの速度指令値と速度検出手段から
   の実際の回転速度値との偏差を求める偏差演算手段と、 前記偏差演算手段が演算した偏差と予め定めた偏差基準
   値とを比較する第１の比較手段と、前記誘導電動機の回
   転時の負荷を検出する負荷検出手段と、 前記負荷検出手段が検出した負荷と予め定めた負荷基準
   値とを比較する第２の比較手段と、前記第１及び第２の
   比較手段の各比較結果に基いてすべり周波数を負荷が大
   きいときそれに相対して大きくするすべり周波数設定手
   段と、 前記すべり周波数設定手段にて設定したすべり周波数か
   ら前記速度指令値に基く回転速度になる時の各相の指令
   電流値を求める指令電流設定手段と、 前記指令電流値と前記電流検出手段が検出したその時の
   入力電流とに基づいて実際の入力電流を指令電流となる
   ように前記インバータ駆動手段を介して駆動制御する駆
   動制御手段と からなる誘導電動機の速度制御装置。 ２、負荷検出手段は速度検出手段からの回転検出値に基
   いてその時の誘導電動機の加速度を演算する加速度演算
   手段であり、第２の比較手段はその加速度演算手段が演
   算した加速度と予め定めた負荷基準値としての加速度基
   準値とを比較する特許請求の範囲第１項に記載の誘導電
   動機の速度制御装置。