JPH03190581A - 誘導電動機の制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータを介して駆動される誘導電動機の
制御方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図はかかる制御装置の従来例を示すブロック図であ
る。

同図において、変換装置ｌは電流制御回路１１とインバ
ータの如き電力変換回路１２を含む装置であり、誘導電
動機の各相の電流指令値ｉｒ〜ｉ、′を与えて指令値ど
おりの電流を誘導電動機（単にモータともいう）２へ供
給するものである。

座標変換器４は二次磁束座標系の諸量（ｉｔ＋ｉ１４”
）を固定子座標系の諸１　（ｔｍ　ｌ　　ｌｂ　＋　　
ｔｃ”）に変換するもので、二次磁束の推定位置を９２
とすると次の（１）式に従い変換を行なう。

・・・・・・（１） ベクトル制御部はトルク指令値τ０と二次磁束指令値φ
２′を与えると、次の（２）　、　（３）式により一次
電流の二次磁束と平行な成分の電流指令値１．４と垂直
な成分の電流指令値ｉ、′を演算する。

ｉ　、４”　＝　−Ｘ　　φ？　　　　　　　・・・・
・・（２）（Ｍ；相互インダクタンス） ｉげ＝τ１／φ？　　　　　　　　　・・・・・・（３
）演算回路５は（２）式を演算し、割算器６は（３）式
を演算する。また、演算回路７は次の（４）式によりす
べり周波数ω別を演算する。

（Ｒ２；モータ２次抵抗） そして、演算で求めたすべり周波数ωＳＱと、例えばパ
ルスエンコーダ３を用いて検出した電動機２の回転速度
ω２とを加算した値を積分器８によって積分し、二次磁
束の位置ｒｔを推定する。なお、このような手法はベク
トル制御方式として良く知られているので、詳細は省略
する。

ところで、電動機では二次磁束゛φ２と、これに並行な
電流成分ｉＨとの関係は一次遅れとなる。

また、電動機発生トルクτは、 τ＝φ２×ｉＴ　　　　　　　　　　　・・・・・・（
５）の如き関係にあるため、発生トルクも磁束が変化す
ると一次遅れとなり、指令通りのトルクを発生すること
ができない。特に、誘導電動機の運転開始時等では磁束
がない状態からのスタートとなるため、上記理由により
指令通りのトルクを発生できないことになる。

そこで、従来は以下のような予備励磁という機能を付加
して対処している。すなわち、運転開始時には第２図に
おいて磁束指令値φｔのみを与え、トルク指令τ９は零
ホールドしておき、磁束指令値φ２”通りにモータ２次
位束が確立するまでこの状態を継続し、その後トルク指
令の零ホールドを解除し、通常運転に移行するものであ
る。

なお、トルク指令値τ０の零ホールドはスイッチ９を切
り換えることにより行なう。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の予備励磁を行う場合、モータは停止状態でτ９は
零ホールド状態、すなわち第２図において、ω２；ω５
Ｑ＝Ｏである。よって、積分器４の出力ψ２は任意の値
で固定となる。

第３図にτ２を零ホールドし、φ？のみを与えた場合の
’１１’２と各相電流との関係を示す。なお、この関係
は先の（１）式より求められる。ここで、例えばψ２＝
０にて予備励磁を行った場合は、Ｕ相電流ｉ、を１単位
量（ｐｕ）とすると、■相。

Ｗ相電流は−０，５（ｐｕ）の直流電流を流し続けるこ
とになる。

一方、電力変換回路１２は半導体素子、たとえばパワー
トランジスタにより電圧をオン、オフさせ所望の電流を
流すのであるが、上記（ｐｚ＝０の場合の半導体の状態
は第４図の如くなる。すなわち、半導体素子ＴＩはＯＮ
したままで１．（ｐｕ）の電流が流れ続け、素子Ｔ５．
Ｔ６もＯＮしたままで０．５（ｐｕ）の電流が流れ続け
る。なお、その他の素子Ｔ２．Ｔ３．Ｔ４はＯＦＦのま
まとなる。

一般に、半導体素子は電流による発熱を有効に放熱でき
ないこと、当該半導体素子のジャンフシボン温度が所定
値以上になった場合は破損してしまうことなどの理由か
ら熱伝導の良好な材料を使用し、放熱面積が大きくなる
冷却フィンにこの半導体素子を設置して、発生熱をこの
冷却フィンに移すようにしている。また、半導体素子の
発熱量はＯＮ、ＯＦＦをくり返す周波数が小さいほど大
きく、上記予備励磁機能の様に直流電流を流そうとし、
素子を常に通電状態にした場合には最大となる。さらに
、その時の通電電流も第３図に示す様にｒ２の値によっ
て異なってくるため、全ての半導体素子について１　（
ｐｕ）の電流が流れ続けると仮定して、設計を行うこと
が必要になる。

このように、半導体素子の発熱量が大きなものとなる口
止から、その放熱のために用いる冷却フィンが大きくな
ったり、あるいは１ランク上の半導体素子を用いなけれ
ばならない、など種々の問題が発生する。

したがって、本発明の目的は容量の大きな冷却フィンや
半導体素子を用いなくても済むようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 誘導電動機の一次電流を二次磁束に平行な成分と垂直な
成分とに分解し、各成分をそれぞれ指令値どおりとなる
ように制御して誘導電動機のトルク制御を行なうに当た
り、その運転開始時にはトルク指令値を零ホールドし、
二次磁束位置を所定位置に固定しておく。

（作用〕 運転開始時に二次磁束の位置を予め定めた所定位置に固
定しておくことにより、使用すべき冷却フィンや半導体
素子を選べるようにし、コストダウンを図る。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック図であ
る。

これは同図からも明らかなように、第２図に示すものに
対し積分器８の初期値を所定の値とするための設定回路
１ｏを付加した点が特徴である。

すなわち、この設定回路１０により、予備励磁を行う時
の９２の値を常に所定の値に固定するものである。なお
、このとき、ωＳＱやω２の値は無視され、設定回路１
０がらの設定値のみで９２が決められるようになってい
る。また、この設定値の選び方としては例えば、次の２
通りの方法が考えられる。

（１）３相電流がもっとも小さな値となる様にｒ２を選
ぶ方法、すなわち９つを３０’　　９０”１５０’、２
１０’、２７０″　３３０”のいづれかとなるように選
ぶ方法。

（２）成る１相が常に大きくなる様にｔＰ２を選ぶ方法
、すなわち、ｒ！をＯ’、１８０°　（Ｕ相がピーク）
か、１２０”、３００’　　（ｖ相がピーク）か、また
は６０°　２４０°　（Ｗ相がピーク）のいづれかとな
るように選ぶ方法。

こうすれば、（１）の方法では成る相の電流値は０（ｐ
ｕ）で他の２つの相は約０．８６６（ｐｕ）となり、従
来よりも冷却フィンを小さくすることができる。また、
（２）の方法では１つの相の冷却能力のみを従来と同じ
く強化するが、他の２つについては従来の半分の電流値
となり、冷却フィンを小さくすることができる。

〔発明の効果〕

従来は運転開始時における二次磁束の位置が一義的に決
まらないため、全半導体素子に最大の電流が流れるもの
と仮定して半導体素子や冷却フィンを選定しなければな
らず、このためコストアップとなる問題が生じていたが
、本発明によれば二次磁束の位置が固定されるため、そ
れに合わせて半導体子や冷却フィンを選ぶことができ、
コストダウンを図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのブロック図、第
２図は誘導電動機制御装置の従来例を示すブロック図、
第３図は二次磁束位置と各相電流との関係を説明するた
めの説明図、第４図は二次磁束位置が零のとき電力変換
回路の主回路を流れる各相電流の関係を示す回路図であ
る。 符号説明 ■・・・変換装置、２・・・誘導電動機（モータ）、３
・・・パルスエンコーダ、４・・・座ｔＭ変ＰＡＨＨ３
５、７・・・演算回路、６・・・割算器、８・・・積分
器、９・・・スイッチ、１０・・・設定回路、１１・・
・電流制御回路、１２・・・電力変換回路、Ｔ１〜Ｔ６
・・・半導体素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）誘導電動機の一次電流を二次磁束に平行な成分と垂
   直な成分とに分解し、各成分をそれぞれ指令値どおりと
   なるように制御して誘導電動機のトルク制御を行なうに
   当たり、 その運転開始時にはトルク指令値を零ホールドし、二次
   磁束位置を所定位置に固定しておくことを特徴とする誘
   導電動機の制御方法。