JPH0226289A - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

誘導電動機の制御方法

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JPH0226289A
JPH0226289A JP63175048A JP17504888A JPH0226289A JP H0226289 A JPH0226289 A JP H0226289A JP 63175048 A JP63175048 A JP 63175048A JP 17504888 A JP17504888 A JP 17504888A JP H0226289 A JPH0226289 A JP H0226289A
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孝行 松井
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俊昭 奥山
Toshio Saito
敏雄 斉藤
Junichi Takahashi
潤一 高橋
Shigeru Sugiyama
椙山 繁
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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〕 本発明は誘導電動機の制御方法に関し、特に電動機の電
圧とトルクを高精度に制御するための制御方法に関する
〔従来の技術〕
誘導電動機の電流を励磁成分とトルク成分に分けてそれ
ぞれを独立に制御し、高速応答高精度な速度制御を行う
いわゆるベクトル制御が知られている。このものにおい
ては各電流成分指令信号に基づいて電動機電流が制御さ
れるが、電動機内部において磁束が指令値通りに制御さ
れるかどうかは、電動機の鉄心磁気飽和特性が関係する
。電動機磁束の変化によって負荷変化時にトルクの応答
遅れ及び脈動が生じ、また電動機電圧を指令値通りに制
御できないなどの不具合が生じる。
そこで、従来では特開昭59−156184号公報に記
載のように、インバータの出力電圧を検出してこの電圧
指令信号に基づいて励磁電流指令を修正する方法が提案
されている。
〔発明が解決、しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術はインバータの出力電圧を
検出するための検出器が必要であり、ハード構成が複雑
となる問題があった。
本発明の目的は出力電圧の検出器をなくし、電動機の鉄
心磁気飽和による磁束変化を補償して磁束を常に適正値
に制御することができる制御方法を提供することにある
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、回転磁界座標系における電動機のトルク電
流指令信号とトルク電流の検出値との偏差に基づいて電
圧指令の基準値からの変動量を演算し、この電圧変動量
に応じて励磁電流指令信号を修正することにより達成さ
れる。
〔作用〕 回転磁界座標系における電動機のトルク電流指令信号と
トルク電流の検出値との偏差が0となるように電動機電
圧を制御するものにおいて、その電圧の変動量には、1
次抵抗の変化による電圧降下成分と、鉄心磁気飽和によ
る磁束変化に伴う電圧変動成分が含まれているが、1次
角周波数の高い範囲では1次抵抗の変化による影響が少
ない。
また、1次角周波数の高い範囲で磁束弱め制御が必要と
なることから、本発明では、出力電圧の電圧指令信号の
変動量に基づいて電動機電圧の変動成分を決定し、この
変動成分から鉄心磁気飽和による磁束変化に関係の信号
を取出し、それが0となるように励磁電流指令の基準値
を修正するようにしているので、出力電圧の検出器が不
用である。
〔実施例〕
以下1本発明の第1の実施例を第1図により説明する。
誘導電動機2は電力変換回路1より給電され、電動機2
に流れる3相交流電流が電流検出器3U、3V、3Wに
より検出される。この3相交流電流は3相−2相変換器
4により、2相交流電流に変換され、その出力が座標変
換器5に入力され回転磁界座標系における励磁電流とト
ルク電流成分にベクトル分解され、その検出値はそれぞ
れの指令信号と加算器6,7で突合せられる。電動機2
の回転速度は速度検出器8で検出され、その出力はその
指令信号ω−と加算器9において突合せられると共に、
加算器10に入力される。加算器9の出力は速度制御器
11に入力されて電動機2のトルク電流指令信号Iq拳
を出力し、その出力はすべり演算器12と加算器7に入
力される。
すべり演算器12の出力信号ωs11は加算器10にお
いて回転速度ω、と加算され、その出力信号ω1串が座
標基準発生器13と電圧指令演算回路14に入力される
。加算器6の出力は励磁電流指令信号I41+1と座標
変換器5の検出値■dとの偏差を出力し、その出力信号
は電流制御器15に入力され、その偏差が0となるよう
に回転磁界座標系の電圧成分指令信号ΔV−を加算器2
1に出力する。加算器7の出力信号はトルク電流指令信
号I、傘と座標変換器5の検出値Iq との偏差信号を
出力し、その出力信号は電流制御器16に入力され、そ
の偏差が0となるように回転磁界座標系の電圧成分指令
Δvq拳を加算器22に出力する。電圧指令演算回路1
4は励磁電流指令信号ニーとトルク電圧指令信号工9傘
と1次角周波数指令信号ω1−に基づいて回転磁界座標
系の電圧成分指令信号vdIとvqIとを演算し、その
出力信号は加算器21.22に入力される。これら加算
器21゜22の出力信号は座標変換器17に入力され、
座標基準発生器13の出力信号に基づいて固定子座標系
の電圧指令信号Vu’p Vvlp V−を出力する。
これらの電圧指令信号vu4* Vvlp V−は、パ
ルス幅変調(PWM)制御回路19に入力され、搬送波
周波数に基づいてPWM制御された出力信号Vu、Vv
、Vwが電力変換器1に出力される。速度指令信号ωμ
は磁束指令発生器25に入力され、その出力信号φ−が
励磁電流指令演算器24に入力され、その出力信号工d
傘が加算器23に出力される。また、電流制御器16の
出力信号ΔvqIは演算回路18に入力され、電動機2
の鉄心磁気飽和による磁束変化分を補償する励磁電流指
令演算器I++”を加算器23に出力する。この励磁電
流指令信号Δ工d拳は加算器23において励磁電流指令
信号ニd*と加算され、修正された励磁電流指令信号■
−ネを加算器6に出力する。
まず1以上の構成による動作を簡単に説明する。
この実施例では回転磁界座標系の励磁電流指令信号I4
$6とトルク電流指令信号Iq”に基づいて電圧指令信
号V−とvq・が演算されると共に、励磁電流とトルク
電流に対してフィードバック制御系が構成されており、
指令値と実際値の偏差が0となるように、各電流制御器
の出力信号により前記電圧指令信号Va”、 vqIを
修正し、この修正された電圧指令信号V d* 傘t 
V M * 牟が座標変換器17において、固定子座標
系の3相交流電圧指令信号に変換され、この変換された
3相交流電圧指令信号に基づいて電力変換器1により電
動機2へ供給する電圧が制御される。
次に本発明に関する演算回路18の詳細と動作を第2図
を用いて述べる。電動機2は通常では電圧指令演算回路
14の出力信号Van、 Vqllによって決定される
電圧により運転される。ところが、励磁電流指令演算回
路24において電動機2の定格電圧時の励磁電流に対す
る相互インダクタンスM、2次時定数T2を用いて次式
に示すように磁東指令信号φ幸から励磁電流Iamを演
算するが、電動機2には第2図に示すような鉄心の磁気
飽和特性があるため、磁束弱め時においては、相互イン
ダクタンスM、2次時定数T2の実際値が変化し、相互
インダクタンスM、2次時定数T2の設定値と一致しな
くなる。
ここに、Sは微分演算子である。
さらに、速度制御器11は電動機2に所要のトルクが発
生するようにトルク電流指令信号Iq拳を修正し、電動
機内部の磁束と磁束指令信号φ串との相違によるトルク
変化を補償する6以上の動作の結果、磁束弱め制御が必
要となる1次角周波数の高い範囲において、トルク電流
の電流制御器16の出力信号Δvq*には電動機内部の
磁束と磁束指令信号φ傘との相違による出力電圧成分が
出力される。その大きさは次式で表わされる。
Δ vqlI=(φ傘−φlI)@ ωl傘     
     ・・・(2)従って、相互インダクタンスM
に対する励磁電流指令の修正量ΔIeは次式で表わされ
る。
M I ω1* ここに、kは比例ゲインである。すなわち、1次角周波
数ω工寧が正の時、電動機内部磁束φ、が磁束指令信号
φ*より小さい場合にはΔ工、Iが正となり励磁電流指
令を増加するように作用し、逆にφdがφψより大きい
場合にはΔI−が負となり励磁電流指令を減少させる。
これらの動作はω−の符号に依存する。そこで、次式の
ようにすればω1*の符号を自動的に考慮することがで
きる。
ここに、S、n(ωl−)はω−の極性+1.−1を出
力する。
(2a)式あるいは(2b)式が演算回路18の演算内
容である。
本実施例によれば、(2a)あるいは(2b)式に用い
る相互インダクタンスM(=Δφ/Δ工。)も鉄心磁気
飽和により変化するが、閉ループ制御を行つているので
相互インダクタンスの変化を含めて自動的に補償して励
磁電流を修正することができる。
第3図は本発明の第2の実施例である。第1図に示す第
1の実施例と同一物には同じ番号を付しているので説明
を省略する。第1実施例と異なるところは、スイッチ2
6をa側に設定し実運転に先立ち調整運転を行ない励磁
電流指令発生器27の出カニ−に対する誘導電動機2の
誘導起電力eq*の特性を測定し、それらの関係をメモ
リに書き込んでおき、さらに、後述の(6)、 (7)
式により相互インダクタンスM傘、2次時定数Twoを
演算し、第4図に示すようにそれらを磁束φ中に対応し
てメモリに書き込んでおく。実運転ではスイッチ26を
b側とし、磁束指令φ傘に基づいてメモリからM” 、
7z傘を読み出し、これに基づいて励磁電流指令演算回
路24においてI−傘を演算するようにした点である。
誘導起電力e、傘は加算器22の出力信号vq * 拳
から次式で演算して求めることができる。
eq*=vq*傘−r1拳Iq$−ωを傘(Qt*+Q
z’ 拳)・I m−・=(4)ここに、r1*は1次
抵抗s QL”p 122”は1次と2次の漏れインダ
クタンスの設定値である。
また、磁束φ傘、相互インダクタンスM* 、 2次時
定数T21は次式で表わされる。
φ傘”eq*/ ω1申              
      ・・・(5)M申= eq*/(ωl申 
・ 工、*)           ・・・(6)Tz
傘==(M*+  Q  !’ リ/  r x*  
         −(7)ここに、rzネは2次抵抗
設定である。励磁電流指令信号ニー・は次式で与えられ
る。
I d拳申= φ季 ・ (1+’rz*  ・ S)
/M−・・・(8)ここに、Sは微分演算子である。
本実施例によれば、磁束指令信号φ−に基づいてフィー
ドフォワード補償することができ、第1実施例に比べて
電流制御系の動作に伴う外乱の影響を受けることがない
第5図は本発明の第3の実施例である。第1図に示す第
1実施例と同一物には同じ番号を付しているので説明を
省略する。第1の実施例と異なるところは、q軸の電圧
指令信号ΔVq’lに基づいて励磁電流指令演算器24
に用いる相互インダクタンスMlの大きさを修正して励
磁電流指令信号ニー*を求めるようにした点゛である。
本実施例によっても第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
以上、説明を解り易くするためにアナログ回路によるブ
ロックで表わし各実施例を説明したが、マイクロプロセ
ッサを用いたディジタル制御で実施できることはもちろ
んである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、インバータの出力電圧検出器を用いず
に、電動機の鉄心磁気飽和による磁束変化を補償して高
精度な磁束弱め制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す制御構成図、第2
図は誘導電動機の鉄心磁気飽和がある場合の磁束と励磁
電流の関係を説明する特性図、第3図は本発明の第2の
実施例を示す制御構成図、第4図は第2の実施例の動作
原理を説明する特性図、第5図は本発明の第3の実施例
を示す制御構成図である。 1・・・電力変換器、2・・・誘導電動機、13・・・
座標基準発生器、14・・・電圧指令演算回路、15.
16・・・電流制御器、18・・・演算回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、誘導電動機を周波数変換装置を用いて制御する装置
    において、回転磁界座標系における誘導電動機の励磁電
    流d軸指令信号と励磁電流検出信号との差及びトルク電
    流(q軸)指令信号とトルク電流検出信号との差に応じ
    て回転磁界座標系の電圧指令信号を得て、該回転磁界座
    標系の電圧指令信号を固定子座標系の交流電圧指令信号
    に変換し、該変換された交流電圧指令信号に基づいて誘
    導電動機へ供給する電圧を制御する手段を備え、前記回
    転磁界座標系のq軸電圧指令信号に基づいて前記電動機
    のd軸磁束を修正するようにしたことを特徴とする誘導
    電動機の制御方法。 2、誘導電動機を周波数変換装置を用いて制御する装置
    において、回転磁界座標系における誘導電動機の励磁電
    流(d軸)指令信号と励磁電流検出信号との差及びトル
    ク電流(q軸)指令信号とトルク電流検出信号との差に
    応じて回転磁界座標系の電圧指令信号を得て、該回転磁
    界座標系の電圧指令を固定子座標系の交流電圧指令信号
    に変換し、該変換された交流電圧指令信号に基づいて誘
    導電動機を御御する手段を備え、前記回転磁界座標系の
    q軸電圧指令信号に基づいて前記励磁電流指令信号を修
    正するようにしたことを特徴とする誘導電動機の制御方
    法。 3、誘導電動機を周波数変換装置を用いて制御する装置
    において、回転磁界座標系における誘導電動機の励磁電
    流(d軸)指令信号を磁束指令信号から演算する第1手
    段と、この励磁電流指令と励磁電流検出信号の差及びト
    ルク電流(q軸)指令信号とトルク電流検出信号の差に
    応じて回転磁界座標系の電圧指令信号を得て、該回転磁
    界座標系の電圧指令信号を固定子座標系の交流電圧指令
    信号に変換し、該変換された交流電圧指令信号に基づい
    て誘導電動機へ供給する電圧を制御する第2手段とを備
    え、前記回転磁界座標系のq軸電圧指令信号に基づいて
    前記励磁電流指令信号を修正するようにしたことを特徴
    とする誘導電動機の制御方法。 4、誘導電動機を周波数変換装置を用いて制御する装置
    において、回転磁界座標系における誘導電動機の励磁電
    流(d軸)指令信号を磁束指令信号から演算する第1手
    段と、この励磁電流指令と励磁電流検出信号の差及びト
    ルク電流(q軸)指令信号とトルク電流検出信号の差に
    応じて回転磁界座標系の電圧指令信号を得て、該回転磁
    界座標系の電圧指令信号を固定子座標系の交流電圧指令
    信号に変換し、該変換された交流電圧指令信号に基づい
    て誘導電動機へ供給する電圧を制御する第2手段とを備
    え、前記回転磁界座標系のq軸電圧指令信号に基づいて
    前記第1手段のゲイン(相互インダクタンスの設定値)
    の大きさを修正するようにしたことを特徴とする誘導電
    動機の制御方法。 5、誘導電動機を周波数変換装置を用いて制御する装置
    において、回転磁界座標系における誘導電動機の励磁電
    流(d軸)指令信号を磁束指令信号から演算する第1手
    段と、この励磁電流指令と励磁電流検出信号の差及びト
    ルク電流(q軸)指令信号とトルク電流検出信号の差に
    応じて回転磁界座標系の電圧指令信号を得て、該回転磁
    界座標系の電圧指令信号を固定子座標系の交流電圧指令
    信号に変換し、該変換された交流電圧指令信号に基づい
    て誘導電動機へ供給する電圧を制御する第2手段とを備
    え、前記制御装置の実運転に先立ち前記励磁電流指令信
    号の大きさに対する前記回転磁界座標系のq軸電圧指令
    信号の特性を測定する調整運転を行い、それらの特性を
    前記制御装置のメモリに記憶しておき、実運転時にはそ
    れらの特性と前記磁束指令信号に基づいて前記励磁電流
    を演算することを特徴とする誘導電動機の制御方法。 6、前記磁束指令を前記誘導電動機の速度指令信号に応
    じて可変するようにしたことを特徴とする請求項3、請
    求項4、または請求項5記載の誘導電動機の制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0583976A (ja) * 1991-09-18 1993-04-02 Hitachi Ltd 交流電動機制御装置及びこれを用いた電気車の制御装置
JP2010220331A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Nippon Yusoki Co Ltd 誘導電動機の制御装置、制御方法および該制御装置を用いた車両

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6395879A (ja) * 1986-10-09 1988-04-26 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機の速度・磁束制御装置

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