JPH02290185A - Vector control method and device for induction motor - Google Patents

Vector control method and device for induction motor

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JPH02290185A
JPH02290185A JP1110689A JP11068989A JPH02290185A JP H02290185 A JPH02290185 A JP H02290185A JP 1110689 A JP1110689 A JP 1110689A JP 11068989 A JP11068989 A JP 11068989A JP H02290185 A JPH02290185 A JP H02290185A
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frequency
carrier wave
induction motor
phase difference
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Noboru Fujimoto
登 藤本
Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
Toshio Saito
敏雄 斎藤
Hiroshi Fujii
洋 藤井
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Abstract

PURPOSE:To prevent phase deviation between a voltage command and a synchronous carrier wave and prevent the generation of current beat by a method wherein the differential value of the internal phase difference angle of an induction motor is added to a frequency command value while the frequency of the synchronous carrier wave is controlled by the sum. CONSTITUTION:The speed of an induction motor 1 is controlled variably by vector control effected by an inverter circuit 2 while the primary current I1 of the induction motor 1 is detected by a current transformer CT and is inputted into a torque current component detecting means 3. A frequency command in regard to the determination of the frequency of a PWM carrier wave is corrected based on the differential value of the internal phase difference angle command of the induction motor 1. In this case, the differential value is subtracted and/or added only while the phase difference angle command is being changed and, therefore, the phase of the carrier wave is advanced or delayed in appearance in synchronism with the change of the phase difference angle. According to this method, the phase deviation between a voltage command and the carrier wave may be prevented and the frequency of them are retained, whereby the generation of current beat phenomenon may be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野〕 本発明は,誘導電動機のベクトル制御方法及び装置に係
り、具体的にはPWM制御インバータを適用してなるベ
クトル制御方法及び装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a vector control method and apparatus for an induction motor, and specifically to a vector control method and apparatus using a PWM control inverter.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

誘導電動機の可変速制御方式の一例として,例えば,電
気学会産業応用部門全国大会講演論文『簡易速度センサ
レスベクトル制御方式」(1987年8月,&128)
に提案されたものが知られている.この方式は、従来の
ような速度検出器の代りに、電流検出器を用いて誘導電
動機の1次電流を検出し、この検出1次電流に基づいて
インバータの出力周波数、出力電圧および回転磁束を制
御することにより、ベクトル制御による高性能な可変速
制御を行うものである. また,一般にPWM制御においては,低周波運転域では
搬送波の周波数fcを一定とする非同期方式とし、高周
波運転域では搬送波の周波数fcをインバータ出力周波
数fエに応じて変化させる同期方式が採用される.その
理由は、高周波運転域になると搬送波周波数との相対比
fc/f,が小さくなるため、半サイクル又は1サイク
ル中のPWMパルス数が減少し、1吹電圧指令波形と搬
送波とに周期的な位相ずれが発生すると、電流ビート現
象が生ずるからである。
As an example of a variable speed control method for an induction motor, for example, the National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Industrial Applications Division, National Conference Lecture Paper "Simple Speed Sensorless Vector Control Method" (August 1987, &128)
The proposed method is known. This method uses a current detector instead of a conventional speed detector to detect the primary current of the induction motor, and based on this detected primary current, the output frequency, output voltage, and rotating magnetic flux of the inverter are determined. This control enables high-performance variable speed control using vector control. Additionally, in general, PWM control uses an asynchronous method in which the carrier wave frequency fc is constant in the low frequency operation range, and a synchronous method in which the carrier wave frequency fc is changed according to the inverter output frequency fe in the high frequency operation range. .. The reason for this is that in the high-frequency operation range, the relative ratio fc/f with the carrier wave frequency becomes smaller, so the number of PWM pulses in a half cycle or one cycle decreases, and the one-blow voltage command waveform and carrier wave become periodic. This is because when a phase shift occurs, a current beat phenomenon occurs.

なお、同期方式は搬送波の周波数fcをインバータの周
波数指令f1の整数(p)倍とすることによって同期を
とる方式が一般的である.ここで、上記ベクトル制御の
基本動作を第6図に示すベクトル図を参照しながら説明
する。同図は同期速度ω1で回転するct−q軸直交座
標系で表わしている。図において、トルク電流成分工.
qは,1次周波数指令ω1sを積分してえられる磁束位
相指令OS(固定子U相軸からの磁束の回転角)を基準
として、検出される誘導電動機の1次電流瞬時値it(
iu”iw)から、次式(1)により求められる。
Note that the synchronization method is generally a method in which synchronization is achieved by setting the frequency fc of the carrier wave to an integral number (p) times the frequency command f1 of the inverter. Here, the basic operation of the vector control described above will be explained with reference to the vector diagram shown in FIG. The figure is represented by a ct-q axis orthogonal coordinate system rotating at a synchronous speed ω1. In the figure, the torque current component.
q is the detected instantaneous value of the primary current of the induction motor it(
iu''iw), it is determined by the following equation (1).

?り求め、このωSを速度指令ωRSに加算して誘導電
動機の1次周波数指令ω.Sを求め、このω1sに基づ
いてインバータ出力周波数を制御するようになっている
. 一方、誘導電動機の1次電圧ベクトルv1は誘起起電力
E■と電動機の内部インピーダンス降下Z−I■のベク
トル和で与えられ、それらのv1とE1はZ・工、に応
じた内部相差角δを有する関係になる。そこで、検出さ
れるトルク電流検出値?1qと,励磁電流指令I,d 
sと,1次周波数指令ω、Sと、電動機定数(例えば、
インピーダンスの要素)とに基づき,前記1次電圧■■
と相差角δの指令値VエSとδSをそれぞれ求める。
? is calculated, and this ωS is added to the speed command ωRS to obtain the primary frequency command ω. of the induction motor. S is determined, and the inverter output frequency is controlled based on this ω1s. On the other hand, the primary voltage vector v1 of the induction motor is given by the vector sum of the induced electromotive force E■ and the motor's internal impedance drop Z-I■, and these v1 and E1 are the internal phase difference angle δ according to Z It becomes a relationship that has the following. So, what is the detected torque current detection value? 1q and excitation current commands I, d
s, the primary frequency command ω, S, and the motor constant (for example,
Based on the impedance element), the primary voltage
and the command values VS and δS of the phase difference angle δ, respectively.

次にこれにより求めた指令値vis、δS及び磁束位相
基準信号θSに基づいて、3相分の瞬時電圧指令Uus
=Uwsを演算により求める。例えば、Uusは次式(
2)により求められる。
Next, based on the command values vis, δS and the magnetic flux phase reference signal θS obtained from this, the instantaneous voltage command Uus for the three phases is calculated.
=Uws is determined by calculation. For example, Uus is expressed by the following formula (
2).

Uus= V1s sin( e s+δs)    
 −(2)ここで、es=ω、st このようにして求めた電圧指令Uus”Uwsと搬送波
ecとを比較してパルス幅変調信号を生成し、これによ
りインバータの出力電圧をPWM制御する.したがって
、インバータ出力電圧はその指令値U us ” U 
wsに比例し、この指令値U us = U wsは前
記1次電圧と相差角の各指令値V1sとδSにより定め
られるため、誘起起電力E1は1次電流■1に無関係に
一定となる。その結果,回転磁束φ4を常に所望値に一
定とするベクトル制御が実現できる. ところで上述したPWM信号の生成は、マイクロコンピ
ュータの発達により、ソフトウェアにより行われるよう
になり、その一例として特開昭63−124773号公
報に提案されているものが知られている.同公報によれ
ば、第7図に示したように、搬送波ecである三角波と
、電圧指令U1sである正弦波との比較により、PWM
信号を生成するものである.そして、マイクロコンピュ
ータの処理上,三角波の頂点のタイミングごとの周期T
cで割込み処理を開始し、次式(3)に.より正弦波U
エSとの交点を演算するようにしている。
Uus=V1s sin(e s+δs)
-(2) Here, es=ω, st The voltage command Uus''Uws obtained in this way is compared with the carrier wave ec to generate a pulse width modulation signal, and the output voltage of the inverter is thereby controlled by PWM. Therefore, the inverter output voltage is its command value U us ” U
Since this command value U us =U ws is determined by the command values V1s and δS of the primary voltage and phase difference angle, the induced electromotive force E1 is constant regardless of the primary current 1. As a result, vector control that keeps the rotating magnetic flux φ4 constant at the desired value can be realized. By the way, with the development of microcomputers, the generation of the above-mentioned PWM signal has come to be performed by software, and one known example is the one proposed in Japanese Patent Application Laid-open No. 124773/1983. According to the publication, as shown in FIG. 7, PWM
It generates a signal. In microcomputer processing, the period T for each timing of the peak of the triangular wave is
Start interrupt processing at c, and use the following equation (3). More sine wave U
The intersection with S and S is calculated.

ここで、Tc:割込み周期(= 1 / fc =1 
/ p−fz )VユS:電圧指令の波高値 これにより求めたT1とT2をPWM信号のパルスの立
上りと立下りの時間として定めるようにしている. ?発明が解決しようとする課題〕 ところが、同期方式のPWM変調を行なう場合、前記(
2)式で示したように、電圧指令U■の位相が磁束位相
基準信号θSと相差角δSの和になっているから、搬送
波ecの位相を相差角δSを考慮して調整し、電圧指令
U1と搬送波ecの同期をとる必要がある。
Here, Tc: interrupt period (= 1 / fc = 1
/p-fz)VyuS: Peak value of voltage command T1 and T2 obtained from this are determined as the rise and fall times of the PWM signal pulse. ? Problems to be Solved by the Invention] However, when performing synchronous PWM modulation, the above (
As shown in equation 2), since the phase of the voltage command U is the sum of the magnetic flux phase reference signal θS and the phase difference angle δS, the phase of the carrier wave ec is adjusted in consideration of the phase difference angle δS, and the voltage command It is necessary to synchronize U1 and carrier wave ec.

しかし,上記公報に示されたものは、割込み周期Tcを
1次周波数指令ω、Sから求めており、相差角δSを考
慮していないので、その分だけ電圧指令U1と搬送波e
Gの位相がずれてしてしまうことになる。そのため,完
全な同期方式のPWM制御を行なうことができず,また
負荷や速度に応じて内部インピーダンスが変化すると相
差角δの変化するので、電流ビートが増加する場合があ
り,高速域におけるベクトル制御に支障があるという問
題がある。
However, in the method disclosed in the above publication, the interrupt period Tc is determined from the primary frequency commands ω and S, and the phase difference angle δS is not considered.
The phase of G will be shifted. Therefore, completely synchronous PWM control cannot be performed, and if the internal impedance changes depending on the load or speed, the phase difference angle δ changes, so the current beat may increase, and vector control in the high-speed range There is a problem that there is a problem with

本発明の目的は、内部相差角に起因する出力電圧指令と
PWM搬送波との位相ずれを補正して、低速から高速ま
で広い範囲にわたって安定かつ高性能な高度制御を行な
うことができる誘導電動機のベクトル制御装置を提供す
ることにある。
An object of the present invention is to provide an induction motor vector capable of performing stable and high-performance altitude control over a wide range from low speed to high speed by correcting the phase shift between the output voltage command and the PWM carrier wave caused by the internal phase difference angle. The purpose is to provide a control device.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため,本発明は、インバータの出力
電圧指令と該指令の周波数の整数倍の周波数を有するP
WM搬送波とを比較してPWM信号を生成し、該PWM
信号によりインバータを制御して誘導電動機をベクトル
制御する方法において,誘導電動機の内部相差角指令の
微分値に基づいて前記PWM搬送波の周波数決定に係る
周波数指令を補正することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an output voltage command of an inverter and a P having a frequency that is an integral multiple of the frequency of the command.
A PWM signal is generated by comparing the WM carrier wave, and the PWM signal is
The method of vector-controlling an induction motor by controlling an inverter using a signal is characterized in that a frequency command related to determining the frequency of the PWM carrier wave is corrected based on a differential value of an internal phase difference angle command of the induction motor.

〔作用〕[Effect]

このように構成することにより、内部相差角に応じて変
化する電圧指令の位相変化に合わせて同期搬送波の周波
数が増減されることになる。すなわち,相差角指令が変
化している間だけ,微分値が増減加算されるから、相差
角の変化に合わせて搬送波の位相がみかけ上進相又は遅
相される.この結果,電圧指令と搬送波の位相ずれが防
止され、それらの周期が保持されるので,電流ビート現
象?発生を防止できる。
With this configuration, the frequency of the synchronous carrier wave is increased or decreased in accordance with the phase change of the voltage command that changes according to the internal phase difference angle. That is, since the differential value is increased/decreased and added only while the phase difference angle command is changing, the phase of the carrier wave appears to advance or lag in accordance with the change in the phase difference angle. As a result, the phase shift between the voltage command and the carrier wave is prevented and their period is maintained, resulting in a current beat phenomenon? Occurrence can be prevented.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する.第1図は本
発明が適用された一実施例の誘導電動機のベクトル制御
装置の全体構成図を示す。
The present invention will be explained below based on examples. FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an induction motor vector control device according to an embodiment of the present invention.

ここで、まず基本的な構成について説明する。First, the basic configuration will be explained.

誘導電動機1はインバータ回路2によるベクトル制御に
よって,可変速制御されるようになっている.誘導電動
機1の1次電流I8は変流器CTにより検出され,トル
ク電流成分検出手段3に入力されている.トルク電流成
分検出手段3は第6図で説明した手順に従ってトルク電
流成分Lqを求め、周波数演算手段4と電圧指令演算手
段5に出力する。周波数演算手段4はトルク電流成分I
1qと速度指令ωRSを取込み,インバータの1次周波
数指令ω1sを求めるようになっている。電圧指令演算
手段5は,与えられる励磁電流指令I、d sと,前記
トルク電流成分Lq及び1次周波数指令ω■Sを取込み
、これらに基づいて1次電圧指令VユSと相差角指令δ
Sを求めるようになっている. 3相電圧指令生成手段6は1次電圧指令V1sと位相デ
ータ(θS十δS)を取込み,前記(2)式に例示した
ように、3相の電圧指令UエS(Uus”Uws)を生
成して.PWM変調手段7に出力する.このPWM変調
手段7には切換手段8を介して、一定周波数の三角波搬
送波信号を発生する非同期搬送波発生手段9と、可変周
波数の三角波搬送波信号を発生する同期搬送波発生手段
10とから搬送波信号ecが入力されるようになってい
る。
The induction motor 1 is controlled at variable speed by vector control using an inverter circuit 2. The primary current I8 of the induction motor 1 is detected by a current transformer CT, and is input to the torque current component detection means 3. Torque current component detection means 3 determines torque current component Lq according to the procedure explained in FIG. 6, and outputs it to frequency calculation means 4 and voltage command calculation means 5. The frequency calculation means 4 calculates the torque current component I
1q and speed command ωRS are taken in to obtain the primary frequency command ω1s of the inverter. The voltage command calculation means 5 takes in the given excitation current commands I, ds, the torque current component Lq and the primary frequency command ω■S, and based on these, calculates the primary voltage command VYS and the phase difference angle command δ.
It is designed to find S. The three-phase voltage command generation means 6 takes in the primary voltage command V1s and the phase data (θS+δS), and generates the three-phase voltage command US (Uus”Uws) as exemplified in the above equation (2). and outputs it to the PWM modulation means 7.The PWM modulation means 7 includes an asynchronous carrier generation means 9 which generates a triangular wave carrier signal of a constant frequency and an asynchronous carrier wave generation means 9 which generates a triangular wave carrier signal of a variable frequency via a switching means 8. A carrier wave signal ec is inputted from the synchronous carrier wave generating means 10.

なお、周波数演算手段4により求められた1次周波数指
令ω、Sは加算器11を介して積分器12に入力され,
ここにおいて,磁束位相指令IJsに変換される。この
磁束位相指令θSは加算器l3を介してトルク電流成分
検出手段3に位相の基準信号として入力されている.ま
た,その磁束位相指令OSは電圧指令演算手段5から加
算器14を介して与えられる相差角指令δSが加算器1
5にて加算された後、前記3相電圧指令生成手段6に入
力されている。
Note that the primary frequency command ω, S obtained by the frequency calculation means 4 is input to the integrator 12 via the adder 11,
Here, it is converted into a magnetic flux phase command IJs. This magnetic flux phase command θS is input as a phase reference signal to the torque current component detection means 3 via an adder 13. Further, the magnetic flux phase command OS is determined by the phase difference angle command δS given from the voltage command calculating means 5 via the adder 14.
5 and then input to the three-phase voltage command generating means 6.

次に本実施例の特徴部分について説明する。Next, the features of this embodiment will be explained.

モード判別手段16は速度指令ωRBを取込み、同期・
非同期のモード切換え速度として設定された所定の速度
ωLと比較し,切換信号DFを切換手段8と17に出力
するようになっている.この切換信号DFはωRS≦ω
Lのとき“H”レベルに、ωRS>ωLのとき11 L
 +jレベルに設定されている。
The mode discrimination means 16 takes in the speed command ωRB, and synchronizes and
The switching signal DF is compared with a predetermined speed ωL set as the asynchronous mode switching speed, and a switching signal DF is output to the switching means 8 and 17. This switching signal DF is ωRS≦ω
When it is L, it becomes “H” level, and when ωRS>ωL, it becomes 11L.
+j level is set.

切換手段8と17はそれぞれ切換信号DFが゛’ I{
 ”レベルのときA側に、“L”レベルのときB側に切
換えられるように定められている.切換手段17のA側
は接地され、B側は電圧指令演算手段5の相差角指令δ
Sの出力に接続され、共通端Cは遅れ要素18の入力に
接続されている.遅れ要素18は1次遅れ栗素等で構成
され、入力される相差角指令δSの変化を積分処理した
相差角指令δ!Sを出力する. この相差角指令δIsは前記加゛算器13と14の一人
力端に入力されるとともに、微分器19に入力されてい
る.この微分器19は入力される相差?指令δ【Sを微
分処理(dδ+s/dt)L、相差角指令δSの変化に
応じた補正信号ωδを加算器11の十入力端に出力する
。この加算器11の出力は前述した積分器12に入力さ
れるとともに、係数器20を通して同期搬送波発生手段
10に入力されている.係数器20は入力される1次周
波数指令ωosに整数Pを乗じ、同期搬送波の周波数f
cを制御するようになっている, このように構成される実施例の動作について説明する。
The switching means 8 and 17 each have a switching signal DF of ゛' I{
The A side of the switching means 17 is grounded, and the B side of the switching means 17 is set to be switched to the A side when the level is "L", and to the B side when the level is "L".
S, and the common end C is connected to the input of delay element 18. The delay element 18 is composed of a first-order delay chestnut or the like, and outputs a phase difference angle command δ! that is obtained by integrating changes in the input phase difference angle command δS. Outputs S. This phase difference angle command δIs is input to the input ends of the adders 13 and 14, and is also input to the differentiator 19. Is this differentiator 19 an input phase difference? The command δ[S is differentiated (dδ+s/dt) L, and a correction signal ωδ corresponding to a change in the phase difference angle command δS is output to the input terminal of the adder 11. The output of this adder 11 is input to the integrator 12 mentioned above, and is also input to the synchronous carrier generation means 10 through the coefficient multiplier 20. The coefficient multiplier 20 multiplies the input primary frequency command ωos by an integer P, and obtains the frequency f of the synchronous carrier wave.
The operation of the embodiment configured as described above, which is designed to control c, will be explained.

まず、第2図に示すt■時以前において、速度指令ωR
Sが所定値ωL以下に保持されていたとすると、モード
判別手段16の出力は14 H Itレベルであり、切
換手段8と17はいずれもA側に保持されている。この
とき,切換手段17のA側は接地されているので遅れ要
素18の出力δ!Sは「o」に保持されるから,微分器
19の補正系は機能しない。したがって、第1図ベクト
ル制御装置は、従来と同様の非同期方式の動作となる.
すなわち,電圧指令U 1gの位相は1次周波数指令ω
、Sを積分?て得られた磁束位相指令OSと相差角指令
δSの加算値により制御される。また、トルク電流成分
L’lは上記磁束位相指令OSを基準として前記(1)
式に基づいて求められ、フィードバックされる。一方,
PWM変調手段7は切換手段8により非同期搬送波発生
手段9に接続されており、与えられる一定周波数の三角
波からなる搬送波ecと3相の電圧指令U,sを比較し
て、PWM信号を生成し、インバータ回路2のインバー
タスイッチ素子を点弧制御する。このときのPWM制御
はいわゆる非同期方式であるから,電圧指令U■Sと搬
送波eCの位相関係は,一定せず、また相差角δVSの
変化に応じて変動するものとなる。しかし、1次周波数
指令ω1sに対する搬送波ecの周波数fcが十分に高
いので、多少の位相ずれがあっても電流ビートなどの不
都合は生じない。
First, before time t■ shown in FIG. 2, the speed command ωR
Assuming that S is maintained below the predetermined value ωL, the output of the mode determining means 16 is at the 14 H It level, and both the switching means 8 and 17 are maintained on the A side. At this time, since the A side of the switching means 17 is grounded, the output δ of the delay element 18! Since S is held at "o", the correction system of the differentiator 19 does not function. Therefore, the vector control device shown in FIG. 1 operates in the same asynchronous manner as the conventional one.
In other words, the phase of the voltage command U 1g is the primary frequency command ω
, integrate S? It is controlled by the added value of the magnetic flux phase command OS and the phase difference angle command δS. Moreover, the torque current component L'l is calculated based on the above-mentioned magnetic flux phase command OS (1).
It is calculated based on the formula and fed back. on the other hand,
The PWM modulation means 7 is connected to the asynchronous carrier generation means 9 by the switching means 8, and compares the given carrier wave EC consisting of a triangular wave with a constant frequency with the three-phase voltage commands U and s to generate a PWM signal. The ignition of the inverter switch element of the inverter circuit 2 is controlled. Since the PWM control at this time is a so-called asynchronous method, the phase relationship between the voltage command U■S and the carrier wave eC is not constant and varies according to changes in the phase difference angle δVS. However, since the frequency fc of the carrier wave ec with respect to the primary frequency command ω1s is sufficiently high, problems such as current beat do not occur even if there is a slight phase shift.

次に第2図のtエ時において、速度指令ωRSが所定値
ωLを越えると、モード判別手段の出力信号DFが1j
H”レベルになる。これにより,切換手段8と17はそ
れぞれB側に切換えられる。これにより,遅れ要素18
にそのときの相差角指令δSが入力され,その出力δI
sは遅れ要素18の時定数で漸次増加し、ΔT時間後に
入力値δSに達する信号となる。この遅延された相差角
指令δIsは微分器19にて微分され,第2図に示す変
化をもった補正周波数ωδとして出力される。この補正
周波数ωδは加算器11において1次周波数指令ω、S
に加算され,内部相差角に応じて補正された1次周波数
指令ωas(=ω、S+ωδ)が得られる。この1次周
波数指令ωosは、第2図に示したωδの変化から明ら
かなように、ΔT時間後1こはωδによる補正が「0」
となる性質を有し、相差角δSが変化したときのΔT時
間の間だけ1.次周波数指令ωosが増減される. この位相角の変化により補正を受けた1次周波数指令ω
asは、係数器20によりP倍されて,同期搬送波発生
手段10に入力される。これにより同期搬送波発生手段
1oはP・ωasに相当する周波数fcの搬送波ec生
成し、切換手段8を介してPWM変調手段7に出力する
。すなわち、搬送?eCの周波数fcは補正周波数ωδ
が出力されている期間だけ、その増減に応じて増減され
る。
Next, at time t in FIG. 2, when the speed command ωRS exceeds the predetermined value ωL, the output signal DF of the mode discrimination means becomes 1j
This causes the switching means 8 and 17 to switch to the B side.As a result, the delay element 18
The phase difference angle command δS at that time is input to the output δI.
s gradually increases with the time constant of the delay element 18, and becomes a signal that reaches the input value δS after a time ΔT. This delayed phase difference angle command δIs is differentiated by a differentiator 19 and output as a correction frequency ωδ having the changes shown in FIG. This correction frequency ωδ is determined by the adder 11 as the primary frequency command ω, S
A primary frequency command ωas (=ω, S+ωδ) corrected according to the internal phase difference angle is obtained. As is clear from the change in ωδ shown in Fig. 2, this primary frequency command ωos is corrected by ωδ once after ΔT time.
1. only during the ΔT time when the phase difference angle δS changes. The next frequency command ωos is increased or decreased. Primary frequency command ω corrected by this change in phase angle
as is multiplied by P by the coefficient multiplier 20 and input to the synchronous carrier generation means 10. As a result, the synchronous carrier wave generation means 1o generates a carrier wave ec of a frequency fc corresponding to P·ωas, and outputs it to the PWM modulation means 7 via the switching means 8. In other words, transportation? The frequency fc of eC is the correction frequency ωδ
It will be increased or decreased according to the increase or decrease in the output only during the period that is being output.

この結果、相差角指令δ3の変化に合わせて搬送波ec
の位相がみかけ上進又は遅相されることになり、相差角
指令δSの変化に伴う電圧指令U■Sの位相変化に追従
させて搬送波ecの位相が調整されるので,それらの位
相ずれが防止される。したがって、本実施例によれば、
低速から高速の広い範囲にわたって安定かつ高性能な速
度制御を行なうことができる。
As a result, the carrier wave ec changes according to the change in the phase difference angle command δ3.
The phase of the carrier wave ec is apparently advanced or retarded, and the phase of the carrier wave ec is adjusted to follow the phase change of the voltage command U S accompanying the change of the phase difference angle command δS. Prevented. Therefore, according to this embodiment,
Stable and high-performance speed control can be performed over a wide range from low speeds to high speeds.

なお、加算器13においてδtsを減算するようにして
いるのは、トルク電流成分検出手段3に入力される磁束
位相指令θ!Sは,OSから相差角δSの影響を除去し
たものとする必要があるからである。
Note that the adder 13 subtracts δts from the magnetic flux phase command θ! input to the torque current component detection means 3. This is because S needs to be the OS with the influence of the phase difference angle δS removed.

また、同様に、加算器14において相差角指令δSから
δ!Sを減算するようにしているのも、微分器19と積
分器12により磁束位相指令OSに加算されたδIsを
相殺するためである。
Similarly, in the adder 14, the phase difference angle command δS is changed to δ! The reason why S is subtracted is to cancel out δIs added to the magnetic flux phase command OS by the differentiator 19 and the integrator 12.

なお、上述した動作は速度指令ωRSを上昇させたとき
の同期切換えについて説明したが、速度指令ωR8が下
降してωL以下に変化して非同期に切換える場合の動作
は、第2図に点線で示した動作となる.また,同期モー
ド中における相差角指令δSの増減変化に対しても、同
様の動作により、電圧指令U1gと搬送波ecの位相ず
れが防止される。
Note that the above-mentioned operation has been explained for synchronous switching when the speed command ωRS increases, but the operation when the speed command ωR8 decreases and changes below ωL and switches to asynchronous is shown by the dotted line in Fig. 2. This is a similar action. Further, even when the phase difference angle command δS increases or decreases during the synchronous mode, a similar operation prevents a phase shift between the voltage command U1g and the carrier wave ec.

また、第1図実施例における遅れ要素18の機能は,非
同期から同期への切換えに伴う相差角δSによる補正開
始を緩慢に行わせること,および相差角δSの急激な変
化による補正の急変を抑制することにある.,:れによ
り同期切換え等に伴う位相ずれの補正を円滑に行わせる
ことができる。
Furthermore, the function of the delay element 18 in the embodiment of FIG. 1 is to slowly start the correction based on the phase difference angle δS upon switching from asynchronous to synchronous, and to suppress sudden changes in the correction due to sudden changes in the phase difference angle δS. It's about doing. ,: This allows smooth correction of phase shifts caused by synchronization switching, etc.

上述の実施例をマイクロコンピュータを用い、ソフトウ
ェアにより実現できることは言うまでもない。この場合
、前記(3)式で説明したサンプリング周期(割込み周
期)Tcを,第1図の積分器12の入力に相当するωo
s=ωis+dδts/dtに応じて変化させて.f!
t圧指令U1Sと搬送波ecの同期をとる。すなわち、
電圧指令U1sの1周期?のPWM信号のパルス数が整
数個になるようにTcを変化させる。このときの、電圧
指令U,Sと搬送波ecの位相関係およびサンプリング
タイミングを第3図に示す。同図の上部線図は上記ωo
sの積分値である磁束位相指令OSを示し,図中Δtは
積分器12の積分きざみ幅に相当する。下部線図は、U
■Sとecの相対位相関係を模式的に示したものであり
、実際にはeCの周波数fcはもっと高い。なお,図で
は電圧指令UエSのゼロクロス点とサンプリングタイミ
ングが一致している例を示しているが,本発明でいう同
期の意味は,このような同期に限る必要はない。要は,
内部相差角δSの変化に拘らず、電圧指令U1Sと搬送
波ecの周波数比が整数倍の関係になっていれば、電圧
指令U , sの波形の全ての半サイクル又は1サイク
ルに対するPWM信号のパルス数が同一になり,電流ビ
ートの発生を防止できるのである。
It goes without saying that the above-described embodiments can be realized by software using a microcomputer. In this case, the sampling period (interrupt period) Tc explained in equation (3) above is changed to ωo corresponding to the input of the integrator 12 in FIG.
Change it according to s=ωis+dδts/dt. f!
The t-pressure command U1S and the carrier wave ec are synchronized. That is,
One cycle of voltage command U1s? Tc is changed so that the number of pulses of the PWM signal becomes an integer number. FIG. 3 shows the phase relationship and sampling timing between the voltage commands U and S and the carrier wave ec at this time. The upper line diagram of the same figure is ωo above.
The magnetic flux phase command OS, which is the integral value of s, is shown, and Δt in the figure corresponds to the integral step width of the integrator 12. The bottom diagram is U
(2) This diagram schematically shows the relative phase relationship between S and ec, and the frequency fc of eC is actually higher. Note that although the figure shows an example in which the zero-crossing point of the voltage command UES and the sampling timing coincide, the meaning of synchronization in the present invention is not limited to such synchronization. In short,
Regardless of the change in the internal phase difference angle δS, if the frequency ratio of the voltage command U1S and the carrier wave ec is an integral multiple, the pulse of the PWM signal for every half cycle or one cycle of the waveform of the voltage command U, s This makes it possible to prevent current beats from occurring.

ここで、比較のため、第3図に対応する従来例の位相関
係を第4図に示す。同図の上部線図に示すように、電圧
指令Uisの位相OSは1次周波数?令ωXsの積分値
に相差角指令δSが加算されるのに対し、搬送波ecの
周波数fcは1次周波数指令ω1Sにより決定している
ことから、相差角δSに相当する位相差が存在する。し
たがって、相差角δSの変化に応じて相対位相が変化し
,電圧指令U■Sの半サイクル又は1サイクルに対する
PWM信号のパルス数が変化するので、電流ビートの発
生を避けることができない。
Here, for comparison, FIG. 4 shows the phase relationship of the conventional example corresponding to FIG. 3. As shown in the upper diagram of the figure, is the phase OS of the voltage command Uis the primary frequency? While the phase difference angle command δS is added to the integral value of the order ωXs, the frequency fc of the carrier wave ec is determined by the primary frequency command ω1S, so there is a phase difference corresponding to the phase difference angle δS. Therefore, the relative phase changes in accordance with the change in the phase difference angle δS, and the number of pulses of the PWM signal for a half cycle or one cycle of the voltage command US changes, so the occurrence of current beats cannot be avoided.

第5図に,本発明の他の実施例を示す。本実施例が第1
図実施例と異なる点は、切換手段17、遅れ要素18お
よび加算器14.15を省略したことにある。すなわち
、相差角δSによる補正の有無を速度によって切換えず
、常に相差角δSの微分値ωδを1次周波数指令ω、S
に加算するようにしたことにある.したがって、電圧指
令UエSはその加算値ωosの積分値OSによって位相
が制御される。また、同期時の搬送波ecの周波数と位
相はその加算値ωosに基づいて制御される。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. This example is the first
The difference from the illustrated embodiment is that the switching means 17, delay element 18, and adders 14 and 15 are omitted. In other words, the presence or absence of correction based on the phase difference angle δS is not switched depending on the speed, and the differential value ωδ of the phase difference angle δS is always used as the primary frequency command ω,S.
The reason is that it is added to . Therefore, the phase of the voltage command UES is controlled by the integral value OS of the added value ωos. Furthermore, the frequency and phase of the carrier wave ec during synchronization are controlled based on the added value ωos.

このように,本実施例によれば,相差角δSが電圧指令
U,Sと搬送波ecの位相に考慮されていることから.
PWM制御を非同期、同期間で切換えを行なっても位相
ずれの変化を小さくでき,また相差角δSの変化が緩や
かに電圧指令に反映されることから、電流ビートや切換
えに伴う過電流の発生を防止できるとともに、第1図実
施例に比べて構成を簡単化できる。
In this way, according to this embodiment, the phase difference angle δS is taken into consideration in the phases of the voltage commands U and S and the carrier wave ec.
Even if PWM control is switched asynchronously and in the same period, changes in phase shift can be reduced, and changes in the phase difference angle δS are reflected gently in the voltage command, reducing the occurrence of current beats and overcurrents associated with switching. This can be prevented and the configuration can be simplified compared to the embodiment shown in FIG.

なお、一般に微分器19の出力は有限値をもつため、本
実施例によれば,特に電動機の始動時において、磁束位
相指令OSに相差角δ8が反映されず、不安定現象をお
こすことがある。これを防止するため,第5図中に点線
で示したように,始動時に積分器l2の初期値OOSを
そのときのδSに設定する。
Note that since the output of the differentiator 19 generally has a finite value, according to this embodiment, the phase difference angle δ8 is not reflected in the magnetic flux phase command OS, which may cause an unstable phenomenon, especially when starting the electric motor. . In order to prevent this, the initial value OOS of the integrator 12 is set to δS at the time of startup, as shown by the dotted line in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば,誘導電動機の内
部相差角の微分値を周波数指令値に加算し、この加算値
で同期搬送波の周波数を制御するようにしていることか
ら、内部相差角に応じて変化する電圧指令の位相変化に
合わせて、同期搬送波の周波数が増減される。この結果
,電圧指令と同期搬送波の位相ずれを防止でき、電流ビ
ートの発生を防止することができる。
As explained above, according to the present invention, the differential value of the internal phase difference angle of the induction motor is added to the frequency command value, and the frequency of the synchronous carrier wave is controlled by this added value. The frequency of the synchronous carrier wave is increased or decreased in accordance with the phase change of the voltage command, which changes according to the voltage command. As a result, it is possible to prevent a phase shift between the voltage command and the synchronous carrier wave, and it is possible to prevent the occurrence of current beats.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は動作
説明図、第3図はマイクロコンピュータを用いて構成し
た実施例の動作説明図、第4図は第3図に対応する比較
例の動作説明図,第5図は本発明の他の実施例のブロッ
ク構成図,第6図と第7図は本発明の背景技術を説明す
るための線図である。 1・・誘導電動機,2・・・インバータ回路、3・・・
トルク電流成分検出手段、4・・・周波数演算手段、5
・・・電圧指令演算手段、6・・・相電圧指令生成手段
、7・・・PWM変調手段、8・・・切換手段、9・・
非同期搬送波発生手段、10・・・同期搬送波発生手段
、12・・・積分器、16・・・モード判別手段、17
・・・切換手段、18・・・遅れ要素,19・・・微分
器、20・・・係数器。
Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of the operation, Fig. 3 is an explanatory diagram of the operation of an embodiment configured using a microcomputer, and Fig. 4 corresponds to Fig. 3. FIG. 5 is a block diagram of another embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are diagrams for explaining the background art of the present invention. 1...Induction motor, 2...Inverter circuit, 3...
Torque current component detection means, 4...frequency calculation means, 5
...Voltage command calculation means, 6.. Phase voltage command generation means, 7.. PWM modulation means, 8.. Switching means, 9..
Asynchronous carrier wave generation means, 10...Synchronized carrier wave generation means, 12...Integrator, 16...Mode discrimination means, 17
. . . switching means, 18 . . . delay element, 19 . . . differentiator, 20 . . . coefficient unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、インバータの出力電圧指令と該指令の周波数の整数
倍の周波数を有するPWM搬送波とを比較してPWM信
号を生成し、該PWM信号によりインバータを制御して
誘導電動機をベクトル制御する方法において、誘導電動
機の内部相差角指令の微分値に基づいて前記PWM搬送
波の周波数決定に係る周波数指令を補正することを特徴
とする誘導電動機のベクトル制御方法。 2、誘導電動機の磁束位相指令と内部相差角指令に基づ
いてインバータの出力電圧指令の位相と周波数を定める
とともに、誘導電動機の速度指令に基づいて定められた
インバータの出力周波数指令の整数倍の周波数を有する
PWM搬送波を求め、該搬送波と前記出力電圧指令を比
較してPWM信号を求め、該PWM信号により前記イン
バータを駆動して誘導電動機を制御するベクトル制御方
法において、前記搬送波の周波数が前記出力周波数指令
に前記内部相差角の微分値を加算した値に基づいて決定
されることを特徴とする誘導電動機のベクトル制御方法
。 3、前記PWM信号の生成処理をマイクロコンピュータ
に行わせるものとし、該PWM信号生成の処理演算の実
行に係る割込み周期に周期が一致されたPWM搬送波関
数を設定し、該搬送波関数と前記電圧指令に基づいてP
WM信号のパルス幅を演算し、前記割込み周期を前記内
部相差角指令の微分値に基づいて補正することを特徴と
する請求項1又は2記載の誘導電動機のベクトル制御方
法。 4、誘導電動機の速度指令に基づいて定められたインバ
ータの出力周波数指令を積分して磁束位相指令を出力す
る積分手段と、 該磁束位相指令と与えられる誘導電動機の内部相差角指
令に基づいた位相と周波数を有するインバータの出力電
圧指令を発生する電圧指令生成手段と、 前記内部相差角指令を微分して前記積分手段に入力され
るインバータの出力周波数指令に加算する周波数補正手
段と、 該補正後のインバータの出力周波数指令の整数倍の周波
数を有するPWM搬送波を発生する搬送波発生手段と、 該搬送波と前記出力電圧指令とを比較してPWM信号を
生成してインバータに出力するPWM変調手段と、 を具備してなる誘導電動機のベクトル制御装置。 5、検出されたトルク電流成分と与えられる速度指令に
基づいてインバータの出力周波数指令を演算して出力す
る周波数演算手段と、 該出力周波数指令と前記トルク電流成分と与えられる磁
束電流成分指令に基づいてインバータの出力電圧の大き
さ指令と内部相差角指令とを演算して出力する電圧指令
演算手段と、 前記出力周波数指令を積分して磁束位相指令を演算して
出力する積分手段と、 該磁束位相指令と前記内部相差角指令の加算値と前記出
力電圧の大きさ指令に基づいた出力電圧の位相と周波数
と大きさを有する出力電圧指令を演算して出力する電圧
指令生成手段と、一定周波数のPWM搬送波を生成出力
する非同期搬送波発生手段と、 入力される周波数指令に基づいた周波数のPWM搬送波
を生成出力する同期搬送波発生手段と、 切換手段を介して前記非同期搬送波発生手段と同期搬送
波発生手段から出力される搬送波と、前記電圧指令とを
比較してPWM信号を生成してインバータに出力するP
WM変調手段と、前記速度指令と所定値とを比較し速度
指令が所定値以下のとき前記切換手段を前記非同期搬送
波発生手段側に切換え、速度指令が所定値を越えたとき
前記切換手段を前記同期搬送波発生手段側に切換えるモ
ード判別信号を出力するモード判別手段と、 該モード判別手段の同期モード信号に応動して前記内部
相差角指令を取込み、該指令を微分処理した微分値を出
力する微分手段と、 該微分値と前記出力周波数指令を加算した値に基づいて
前記同期搬送波発生手段により生成されるPWM搬送波
の周波数を制御する周波数補正手段と、 を具備してなる誘導電動機のベクトル制御装置。 6、前記微分手段は遅れ要素を介して前記内部相差角指
令を取込むことを特徴とする請求項5記載の誘導電動機
のベクトル制御装置。
[Claims] 1. A PWM signal is generated by comparing the output voltage command of the inverter with a PWM carrier wave having a frequency that is an integral multiple of the frequency of the command, and the inverter is controlled by the PWM signal to operate the induction motor. A vector control method for an induction motor, comprising correcting a frequency command related to frequency determination of the PWM carrier wave based on a differential value of an internal phase difference angle command of the induction motor. 2. Determine the phase and frequency of the inverter's output voltage command based on the induction motor's magnetic flux phase command and internal phase difference angle command, and also determine the frequency that is an integral multiple of the inverter's output frequency command determined based on the induction motor's speed command. A vector control method in which a PWM carrier wave having a frequency of A vector control method for an induction motor, characterized in that the vector control method is determined based on a value obtained by adding a differential value of the internal phase difference angle to a frequency command. 3. Let a microcomputer perform the generation process of the PWM signal, set a PWM carrier wave function whose cycle matches the interrupt cycle related to the execution of the processing operation for generating the PWM signal, and set the PWM carrier wave function and the voltage command. P based on
3. The vector control method for an induction motor according to claim 1, wherein the pulse width of the WM signal is calculated and the interrupt period is corrected based on a differential value of the internal phase difference angle command. 4. Integrating means for integrating the output frequency command of the inverter determined based on the speed command of the induction motor and outputting a magnetic flux phase command; voltage command generation means for generating an inverter output voltage command having a frequency; and frequency correction means for differentiating the internal phase difference angle command and adding it to the inverter output frequency command input to the integrating means; carrier wave generating means for generating a PWM carrier wave having a frequency that is an integral multiple of the output frequency command of the inverter; PWM modulating means for generating a PWM signal by comparing the carrier wave and the output voltage command and outputting the PWM signal to the inverter; A vector control device for an induction motor, comprising: 5. Frequency calculation means for calculating and outputting an output frequency command of the inverter based on the detected torque current component and the given speed command; voltage command calculating means for calculating and outputting an inverter output voltage magnitude command and internal phase difference angle command; integrating means for calculating and outputting a magnetic flux phase command by integrating the output frequency command; a voltage command generating means for calculating and outputting an output voltage command having a phase, frequency, and magnitude of an output voltage based on the sum of the phase command and the internal phase difference angle command and the output voltage magnitude command; asynchronous carrier wave generating means for generating and outputting a PWM carrier wave of a frequency based on an input frequency command; and a synchronous carrier wave generating means for generating and outputting a PWM carrier wave having a frequency based on an input frequency command; P that compares the carrier wave output from the P and the voltage command to generate a PWM signal and output it to the inverter.
A WM modulation means compares the speed command with a predetermined value, and when the speed command is less than the predetermined value, switches the switching means to the asynchronous carrier generation means side, and when the speed command exceeds the predetermined value, switches the switching means to the side of the asynchronous carrier generation means. mode discrimination means for outputting a mode discrimination signal for switching to the synchronous carrier generation means side; and a differentiation means for taking in the internal phase difference angle command in response to the synchronous mode signal of the mode discrimination means and outputting a differential value obtained by differentially processing the command. A vector control device for an induction motor, comprising: means for controlling the frequency of a PWM carrier wave generated by the synchronous carrier wave generation means based on a value obtained by adding the differential value and the output frequency command. . 6. The vector control device for an induction motor according to claim 5, wherein the differentiating means takes in the internal phase difference angle command via a delay element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7911177B2 (en) 2007-06-18 2011-03-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha AC motor drive controller
JPWO2016152203A1 (en) * 2015-03-23 2017-10-12 三菱電機株式会社 Motor control device, compression device, and air conditioner

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