JPH02214489A - Overload protecting circuit for induction motor - Google Patents

Overload protecting circuit for induction motor

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Publication number
JPH02214489A
JPH02214489A JP1031559A JP3155989A JPH02214489A JP H02214489 A JPH02214489 A JP H02214489A JP 1031559 A JP1031559 A JP 1031559A JP 3155989 A JP3155989 A JP 3155989A JP H02214489 A JPH02214489 A JP H02214489A
Authority
JP
Japan
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current
inverter
overload
speed command
torque
Prior art date
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Pending
Application number
JP1031559A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Amami
雨海 秀行
Yukio Miyamoto
宮本 由紀夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Industry Co Ltd filed Critical Nippon Electric Industry Co Ltd
Priority to JP1031559A priority Critical patent/JPH02214489A/en
Publication of JPH02214489A publication Critical patent/JPH02214489A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To control the overcurrent of an inverter by providing an induction motor (IM) overload protecting circuit added to a sensorless vector controller for detecting the torque overcurrent of the IM to feed back it to a speed command to prevent the overload current of the inverter. CONSTITUTION:An overload current of an IM input circuit generated by the overload operation of the IM is detected as the overcurrents of a magnetic flux current Iid' and torque current Iiq' of a circuit 1. A torque current Iiq' is fed back to a speed command as an angular velocity omegaSM of an overtorque element in means 12 via means 10 and 11, and a speed command omegar1* is subtracted by omegaSM to become a new speed command omega<r>*. As a result, primary voltage elements U*, V*, W* to a PWM inverter driver 4 are varied, an inverter 5 is abruptly controlled to prevent the overload current of the inverter, thereby preventing the releasing operation of a thermal relay, an AC breaker.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、誘導電動機(以下、IMと記す)の過負荷
保護回路、詳しくはセンサレス・ベクトル制御において
、IMの過負荷を防止するための保護回路に関するもの
である。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides an overload protection circuit for an induction motor (hereinafter referred to as IM), specifically, a method for preventing overload of an IM in sensorless vector control. It relates to protection circuits.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

インバータ制御モータにおいて、モータ過負荷に起因す
るオーバトルクや瞬時停電直後の再始動時にはインバー
タに過負荷電流が流れる。
In an inverter-controlled motor, an overload current flows through the inverter during overtorque due to motor overload or restart immediately after a momentary power outage.

一般に過負荷保護には瞬時動作と時限動作のものが使用
されており、過負荷電流をCTによって検出してインバ
ータ部をターンオフさせるものと、時限式過負荷リレー
によって比較的長時限の過負荷を検出してインバータを
停止させるものとがある。
Generally, instantaneous and time-limited overload protection are used; one type detects overload current using a CT and turns off the inverter, and the other uses a time-limited overload relay to protect against relatively long overloads. There is one that detects this and stops the inverter.

この時限式過負荷検出にはサーマルリレー(熱動式また
は電子式)が多く使用されている。
Thermal relays (thermal or electronic) are often used for this time-limited overload detection.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

1Mをベクトル制御することにより駆動装置としてのI
Mの適用範囲が広がっているが、これに伴ってIMの速
度−トルク特性に対する要望も多様化している。このた
めにIM過負荷に起因するインバータの過負荷電流の発
生頻度も多くなっているので、インバータの急速制御に
よってIMの過負荷を防ぎ、インバータのターンオフや
サーマルリレーおよび交流遮断器の作動回数を制限する
ことが望まれていた。
I as a driving device by vector control of 1M
The range of application of M is expanding, and along with this, demands on the speed-torque characteristics of IM are also diversifying. For this reason, the frequency of occurrence of inverter overload current due to IM overload is increasing, so rapid control of the inverter prevents IM overload and reduces the number of inverter turn-offs, thermal relays, and AC circuit breakers. It was hoped that it would be restricted.

この発明は、前述の課題を解決するために、IMのトル
ク電流のオーバ分を検出し、速度指令にフィード・バッ
クすることによりインバータの過負荷電流を防止するセ
ンサレス・ベクトル制御回路に付帯するIMの過負荷保
護回路を提供することを目的とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an IM attached to a sensorless vector control circuit that prevents an overload current of an inverter by detecting an excess torque current of an IM and feeding it back to a speed command. The purpose of this invention is to provide an overload protection circuit.

〔課題を解決するだめの手段〕[Failure to solve the problem]

前述の目的を達成するために、この発明は、1Mのセン
サレス・ベクトル制御において、モータ1次電流と1次
回転ベクトルから演算されたトルク電流よりトルク成分
を演算する手段と、前記演算されたトルク成分とモータ
に固有の最大トルクとを比較してオーバトルク要素を演
算する手段と、前記オーバトルク要素の角速度を演算す
る手段と、前記演算された角速度に基づいて速度指令を
補正するための減算器を介して、前記補正された速度指
令を前記1・次回転ベクトルを演算する回路へ与える手
段とによって構成される誘導電動機の過負荷保護回路で
ある。
In order to achieve the above object, the present invention provides means for calculating a torque component from a torque current calculated from a motor primary current and a primary rotation vector in 1M sensorless vector control; means for calculating an overtorque element by comparing the component with a maximum torque specific to the motor, means for calculating an angular velocity of the overtorque element, and a subtracter for correcting a speed command based on the calculated angular velocity. and means for applying the corrected speed command to a circuit for calculating the primary rotation vector via the overload protection circuit for an induction motor.

〔作用〕[Effect]

モータ1次電流を3相−2相変換し、さらに1次回転ベ
クトルを乗算して磁束電流11.′とトルク電流119
′を演算し、電動機の電圧・電流方程式から2次磁束φ
2、すべり角速度ω5およびトルクTを求めると次の通
りである。
The motor primary current is converted from 3-phase to 2-phase, and further multiplied by the primary rotation vector to obtain the magnetic flux current 11. ' and torque current 119
′ is calculated, and the secondary magnetic flux φ is calculated from the voltage/current equation of the motor.
2. The slip angular velocity ω5 and torque T are determined as follows.

ココで、T2−(f2−11m)/rz 、p :微分
演算子、φ2 :2次磁束、r2 :2次抵抗、12 
=2次漏れインダクタンス、I!m:励磁インダクタン
ス、PF :極対数 電動機定数および2次磁束を既知とすると(3)式によ
りトルク電流!2.°からトルクT w’ を演算でき
る。従って、IMに固有の最大トルクT a a Xと
演算された前記トルクT m’  との差であるオーバ
トルク△T、を求め、このオーバトルク要素に対応する
角速度ω3.を(2)、 (3)式と△T、発生時間と
より演算して速度指令にフィードバックすることにより
、インバータを過負荷電流から防ぐことができる。
Here, T2-(f2-11m)/rz, p: differential operator, φ2: secondary magnetic flux, r2: secondary resistance, 12
= secondary leakage inductance, I! m: excitation inductance, PF: pole-logarithm If the motor constant and secondary magnetic flux are known, the torque current can be obtained from equation (3)! 2. Torque T w' can be calculated from °. Therefore, the overtorque ΔT, which is the difference between the maximum torque T a a X specific to the IM and the calculated torque T m', is determined, and the angular velocity ω3. The inverter can be prevented from overload current by calculating it from equations (2) and (3), ΔT, and the occurrence time and feeding it back to the speed command.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図はIMをベクトル制御するセンサレス・ベクトル
制御回路に、本発明に係るIMの過負荷保護回路16を
挿入したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram in which an IM overload protection circuit 16 according to the present invention is inserted into a sensorless vector control circuit that vector-controls an IM.

1はIM6の1次回路に設けられたCTを介して人力し
たモータ1次電流と1次回転ベクトルから磁束電流I 
ld’ とトルク電流119′を演算する回路である。
1 is the magnetic flux current I from the motor primary current and primary rotation vector manually supplied via the CT provided in the primary circuit of IM6.
This circuit calculates ld' and torque current 119'.

本発明に係るIMの過負荷保護回路16は、前記回路1
の出力であるトルク電流■、9′よりトルク成分を演算
する手段10と、前記演算されたトルク成分子M’ と
IMの最大トルクT、□との差であるオーバトルク要素
△T、を演算する手段11と、前記オーバトルク要素△
T、に対応し△1゛。
The IM overload protection circuit 16 according to the present invention includes the circuit 1
Means 10 calculates a torque component from the torque current ■, 9' which is the output of , and an overtorque element △T which is the difference between the calculated torque component M' and the maximum torque T, □ of IM. Means 11 and the overtorque element Δ
Corresponding to T, △1゛.

の時間要素を加えた 角速度を演算する手段12と、前
記演算されたすべり角速度ω3.によって速度指令ωr
lIを補正するための減算器13とによって構成されて
いる。
means 12 for calculating the angular velocity obtained by adding the time element of ω3. The speed command ωr is
and a subtracter 13 for correcting lI.

以上の回路構成によって、モータ1次電流中のトルク電
流を回路1において検出し、これをオーバトルク要素に
変換した上で角速度ωsmとして速度指令にフィードバ
ックしている。
With the above circuit configuration, the torque current in the motor primary current is detected in the circuit 1, converted into an overtorque element, and then fed back to the speed command as the angular velocity ωsm.

ω「1−ω5ll=ω「拳     −壷自山・番……
 (4)(4)式から得られる速度指令ωどに基づいて
回路2において1次回転ベクトルを演算し、この出力を
回路lおよび3の1次回転ベクトルとして与える。
ω"1-ω5ll=ω"Fist - Tsubojizan/Ban...
(4) A primary rotation vector is calculated in circuit 2 based on the speed command ω obtained from equation (4), and this output is given as the primary rotation vector to circuits 1 and 3.

磁束電流指令I ld”は減算器7において回路lから
出力された磁束電流11d’によって減算され、その差
電流であるI Idsは回路1から出力されたトルク電
流119’と共に回路3に人力される。
The magnetic flux current command Ild'' is subtracted by the magnetic flux current 11d' output from the circuit l in the subtracter 7, and the difference current IIds is manually input to the circuit 3 together with the torque current 119' output from the circuit 1. .

回路3において、人力された磁束要素電流I ldaと
トルク電流119’、および回路2より入力された前記
1次回転ベクトルとにより1次電圧要素U*、Vゝ、W
oが演算され、PWMインバータ駆動回路4を経てイン
バータ5を制御する。
In circuit 3, primary voltage elements U*, V゜, W
o is calculated and controls the inverter 5 via the PWM inverter drive circuit 4.

従って、IMの過負荷運転によって発生する1M入力回
路の過負荷電流は、回路1における磁束電流I ld’
およびトルク電流1 、、/の過電流として検出され、
トルク電流119′は手段10および11を介して手段
12においてオーバトルク要素の角速度ω3.とじて速
度指令にフィードバックされる。
Therefore, the overload current of the 1M input circuit caused by overload operation of IM is the magnetic flux current I ld' in circuit 1.
and the torque current 1, , / is detected as an overcurrent,
Torque current 119' is applied via means 10 and 11 to means 12 to determine the angular velocity ω3. of the overtorque element. is fed back to the speed command.

即ち、速度指令ωrl。はω、だけ減算されて新たな速
度指令ωrとなる。
That is, the speed command ωrl. is subtracted by ω to become a new speed command ωr.

この結果、PWMインバータ駆動回路4への1次電圧要
素U” 、V” 、W”が変化し、インバータ5を急速
に制御してインバータの過負荷電流を防ぎ、これによっ
てサーマルリレーや交流遮断器の解放作動を防止する。
As a result, the primary voltage elements U'', V'', and W'' to the PWM inverter drive circuit 4 change, rapidly controlling the inverter 5 to prevent overload current of the inverter, and thereby preventing thermal relays and AC circuit breakers. Prevents release operation.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、センサレス・ベクトル制御回路に
本発明によるIMの過負荷保護回路を加えることにより
、1M1次電流の過負荷電流を検出してトルク成分のオ
ーバトルク分に変換し、さらに角速度の変化として速度
指令を修正するフィードバック回路を構成してインバー
タの過電流を制御する。
As explained above, by adding the IM overload protection circuit according to the present invention to the sensorless vector control circuit, the overload current of 1M primary current is detected and converted into the overtorque component of the torque component, and furthermore, the angular velocity change A feedback circuit that corrects the speed command is configured to control the inverter's overcurrent.

一般にサーマルリレーの動作特性は連応性に欠けており
、またインバータのターンオフや交流遮断器の解放はそ
の都度IMの運転が中断されることになるが、本発明に
よる過負荷保護回路はIMの過負荷検出精度が高く、か
つ急速にインバータを制御するので、サーマルリレーや
交流遮断器の欠点を補い、かつ簡単な回路の追加によっ
てIMの過負荷保護が可能となる効果がある。また制御
特性の鋭敏性と連応性がよいで脱調することなく最大ト
ルク運転が可能となる利点もある。
Generally, the operating characteristics of thermal relays lack coordination, and the operation of the IM is interrupted each time the inverter is turned off or the AC circuit breaker is opened, but the overload protection circuit according to the present invention Since the load detection accuracy is high and the inverter is rapidly controlled, it has the effect of compensating for the drawbacks of thermal relays and AC circuit breakers, and making it possible to protect the IM from overload by adding a simple circuit. Another advantage is that the control characteristics are sensitive and responsive, allowing maximum torque operation without step-out.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るIMの過負荷保護回路を加えたセ
ンサレス・ベクトル制御回路のブロック図である。 4・・・PWMインバータ駆動回路、 5・・・インバータ、 6・・・誘導電動機(IM)、 16・・・IMの過負荷保護回路。
FIG. 1 is a block diagram of a sensorless vector control circuit including an IM overload protection circuit according to the present invention. 4... PWM inverter drive circuit, 5... Inverter, 6... Induction motor (IM), 16... IM overload protection circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、誘導電動機のセンサレス・ベクトル制御において、
モータ1次電流と1次回転ベクトルから演算されたトル
ク電流よりトルク成分を演算する手段と、 前記演算されたトルク成分とモータに固有の最大トルク
とを比較してオーバトルク要素を演算する手段と、 前記オーバトルク要素の角速度を演算する手段と、 前記演算された角速度に基づいて速度指令を補正するた
めの減算器を介して、前記補正された速度指令を前記1
次回転ベクトルを演算する回路へ与える手段と、 によって構成することを特徴とする誘導電動機の過負荷
保護回路。
[Claims] 1. In sensorless vector control of an induction motor,
means for calculating a torque component from a torque current calculated from a motor primary current and a primary rotation vector; means for calculating an overtorque element by comparing the calculated torque component with a maximum torque specific to the motor; means for calculating the angular velocity of the overtorque element; and a subtracter for correcting the speed command based on the calculated angular velocity, the corrected speed command is applied to the
An overload protection circuit for an induction motor, characterized by comprising: means for providing a next rotation vector to a circuit that calculates it;
JP1031559A 1989-02-10 1989-02-10 Overload protecting circuit for induction motor Pending JPH02214489A (en)

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JP (1) JPH02214489A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0568398A (en) * 1991-09-06 1993-03-19 Mitsubishi Electric Corp Controller for induction motor
JP2010183796A (en) * 2009-02-09 2010-08-19 Calsonic Kansei Corp Controller for motor-driven compressor

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