JPH03277193A - インバータのトルク制御方法 - 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〕 本発明は正弦波変調を用いた電圧形ＰＲＭインバータに
よる誘導電動機（以下単に電動機という）のトルク制御
、特にトルク指令に対してトルク応答をより高速化した
インバータのトルクｆｆ１ｊｌａｉｔ１方法に関する仁
のである。

〔従来の技術〕

一般に、正弦波変調を用いて電圧インバータをトルク制
御する場合、実効電流とすべり周Ｖｌ数を制御すること
により実現している。これは第２図および第３図を参照
して説明する。

第２図は従来の電圧形インバータのハードウェア構成図
であり、ｌは三相交流電源、２は三相交流を流１を直流
に変換する整流器、３は整流益２出力を平滑する平滑コ
ンデンサ　４はトランジスタインバータ回路、５は電流
検出器、６は電動機、７は速度検出器、８はベース駆動
回路、９は制御回路である。

力）かる回路構成は周知でありその詳細説明を省略する
が、トランジスタインバータ回路４は制御回路９によっ
て求められたスイッチングパターン９１により、ベース
駆動回路８より出力されるベース信号８１に従って電動
機６に交流電圧を印加する。

また、電流検出器５は二相分の出力電源値５１を。

速度検出器７は電動機６の回転速度７１をそれぞれ制御
回路９に帰還している。

さらに、第３園は従来例の制御演算ブロック図を示して
いる。

すなわち、トルク指令τに電動機定数によって決定され
るトルク電流への変換係数１０１を乗じることにより得
られるトルク分電流指令ＩＴと予めセットされた励磁分
電流指令１φ　を式（１）に示され、＊ る電流指令演Ｘ器１０２により、−次電流指令＋１が得
られる。

１−−バ＠’　＋　ＩＴ”−・−・・・・＝　・−・＝
　・−”・・・・＝−・・−（１）また、出力電流値５
１は全波整流器１０３により出力電流全波整流値ｉ、に
変換される。これを帰還して一次電流指令１１とのＰＩ
演算器１０４による演算により電流補正電圧ｉｖを得る
。

一方、電動機６の回転速度７１■に速度起電力演算係数
１０５を乗じて速度起電力Ｅを求め、これを電流補正電
圧ｉｖと加えて出力電圧指令ｖｏを得る。

他方、トルク指令Ｔに電動機定数より定まるすべり周波
数変換係数１０６を乗じて定常すべり周波数＊ ―、を得る。さらに、微分器１０７を通して得られるす
べり周波数微分値（ｃｌ＃、　／ｄｉ　）　　と定常す
べり周波数−５を加え、すべり周波数−５を得る。

そして、回転速度Ｎを電動機６の極数によって定才る周
波数変換係数１０８により電動機６の速度周波数−１と
じて、すべり周波数−，に肌え、出力周波数指令ω０を
得る。

これらの演算で得られた出力電圧指令ｖｏ　　と出力周
波数指令−０より、式（２）で示される各相瞬時電圧指
令と三角波等との比較演算を行う正弦波変調形のＰＷＭ
演算部１０９により、前述のスイッチングパターン９１
を得るものとなる。

よって、このスイッチングパターン９１によりベース駆
動回路８を通じ、トランジスタインバータ回路４の各ト
ランジスタをスイッチングして電動機６を制御している
。

〔発明が解決しようとする課題〕

そして、本来、電動機がカ行運転しているときと、それ
が回生運転しているときではトルク分電流の位相が１８
０°違い、ＰＩ演算器１０４の演算ゲインが大きく変わ
ることになる。ここで、ゲインが小さい回生側に演算ゲ
インを合わせざるを得ないため、カ行時の応答が遅いと
いう問題点があった。また、微分器１０７はマイクロコ
ンピュータを用いてディジタル演算を行うには、実際の
演算は差分となって極めて高速な演算速度を要求される
という問題点が生じていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上述したような点に鑑みなされたものであり、
その解決手段の具体例を示せば第１図の如くである。

第１図においては、１１０は方向別電圧指令演算器、１
１１は電圧指令演算器、１１２は電圧位相角演算器であ
る。図中、第３図と同符号のものは同じ機能を有する部
分を示す。

すなわち、トルク分電流指令１７　、励磁分電流指、＊ 令ｌφ、出力周波数指令・０　および速度起電力Ｅを用
い、方向別電圧指令演算器１１ｏにて、式（３）により
励磁分電流方向電圧指令Ｖφ　およびトルク分電流方向
電圧指令ｖ丁　　を求める。

ただし、Ｒ，、Ｌ、は電動機６の一次抵抗、−次漏れリ
アクタンスである。

さらに、電圧指令演算器１１１にて、これらを式（４）
により演算出力電圧指令ｒを得る。

Ｖ＊＝　ｒと１９０９００９．。

そして、この演算出方電圧指令■に電流補正電圧ｉｖを
加え、出力電圧指令Ｖｏ　を得るものである。

一方、励磁分電流方向電圧指令■φ　、トルク分電流方
向電圧指令ｖ丁　　から、式（５）に示す演算を行う電
圧位相角演算器１１２により電圧位相角ψを得る。

ψ＝ｔａｎ　　（Ｖ７　／ｖφ）　・・・・・ｌ１・−
・・・・・・・団・（５）さらに、かような出力電圧指
令■Ｏｓ出力電圧指令・０および電圧位相角ψを、ＰＷ
Ｍ演算器１０９′にて式（６）に示す各相瞬時電圧指令
と三角波との比較演算を行うことにより、スイッチング
パターン９１’を得るものとなる。

〔作　用〕

かかる解決手段がいかに作用するか次に記述する。

すなわち、方向別電圧指令演算器１１０により励磁分電
流方向電圧指令Ｖφ　およびトルク分電流方向電圧指令
Ｖ丁　　を求めている。この演算出力電圧指令■は実際
の励磁分電流およびトルク分電流が指令通りになってい
るときの出方電圧の理論的な値となっており、電動機が
カ行・回生いずれであっても、励磁分電流方向、トルク
分電流方向に分けて演算するため、影響はなく、演算内
に入っている電動機の定数のずれ分のみを、ＰＩ演算器
ＩＯ４出力で補正し得る。

したがって、トルク指令Ｔが変化した場合、ＰＩ演算器
１０４のゲインを小さくしていても応答よく制御できる
ことは明らかである。

また、同時に励磁分電流方向電圧指令ｖｏ　　とトルク
分電流方向電圧指令Ｖ丁より電圧相差角デを求め、これ
をＰＷＭ演算器１０９′にて各相瞬時電圧の位相に足し
込んでいる。

このため、トルク指令Ｔが変化すると出力電圧指令Ｖｏ
　が変化し、同時に電圧相差角も変化することとなって
、したがって高速応答がディジタル演算を用いても得ら
れる。

〔実　施　例〕

本発明の具体的な実用例は次の如くである。

すなわち汎用マイクログロセ、すで実現する場合、第１
図において外部より与えられるトルク指＊、＊ 令τをトルク分電流指令１１に変換する演算、こ、＊ の演算により得られたトルク分電流指令１丁と外、＊ 部より与えられる励磁分電流指令１φを用いた方向別電
圧指令演算、この演算によって得られる励磁分電流方向
電圧指令Ｖφおよびトルク分電流方間電圧指令ｖ丁　を
用いて行う電圧指令演算、電圧相差角演算およびすべり
周波数出力演算のこれらを高速で行うとともに、励磁分
電流指令１φとト、＊ ルク分電流指令ＩＴ　　と出力電流全波整流値に対する
ＰＩ演算を低速ループで行い、そして、演算電圧指令お
よび電流補正電圧の和およびＰＷＭ演算を各三角波ごと
に行う。

このことにより、汎用マイクロプロセッサで実現可能な
ことは明らかである。

〔発明の効果〕

かくの如く、本発明によれば応答性の優れたトルクｌ！
′ｌＪ御インバータが、汎用マイクロプロセッサを用い
た汎用インバータに、速度検出部の追加およびソフトウ
ェアのｍ車な修正を加えることによって達成可能になり
、差別化された高品質インバータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の理解を容易にするため第３図に類して
示したインバータの制御演算ブロック図、第２図および
第３図は従来例のインバータのハードウェア構成図およ
びその制御演算ブロック図である。 １０１・・−・・・変換係数、１０２・−団・電流指令
演算器、１０３・−・・・・全波整流器、１０４・・川
・ＰＩ演算器、１０５・−・−・速度起電力演算係数、
１０６・・・・・・すべり周波数変換係数、１０８・旧
−・周波数変換係数、１０９・１０９′・・・・・・Ｐ
ＷＭ演算器、１１０・−・・・・方向別電圧指令演算器
、 １１１・・−・・−電圧指令演算器。 特 許 出 願 人 東洋電機製造株式会社 代表者 上 村 哲 福 配 晃３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　正弦波変調を用いたインバータのトルク制御方法に
   おいて、出力電圧を励磁分電流方向分とトルク分電流方
   向分に分け、 ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｖ＿φ＾＊：励磁分電流方向電圧指令 Ｖ＿Ｔ＾＊：トルク分電流方向電圧指令 ω＿０＾＊：出力周波数指令 Ｒ＿１：誘導電動機一次抵抗 Ｌ＿１：誘導電動機一次漏れリアクタンス Ｅ：速度起電力 ｉ＿φ＾＊：励磁分電流指令 ｉ＿Ｔ＾＊：トルク分電流指令 により演算し、該励磁分電流方向分とトルク分電流方向
   分の二乗ルート和による出力電圧指令補正分を得るとと
   もに、電圧相差角（ψ）を ψ＝ｔａｎ＾−＾１（Ｖ＿Ｔ＾＊／Ｖ＿φ＾＊）により
   演算し、該電圧相差角（ψ）を出力電圧位相に直接加え
   るようにしたことを特徴とするインバータのトルク制御
   方法。