JPH0446074B2 - - Google Patents

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JPH0446074B2
JPH0446074B2 JP59132629A JP13262984A JPH0446074B2 JP H0446074 B2 JPH0446074 B2 JP H0446074B2 JP 59132629 A JP59132629 A JP 59132629A JP 13262984 A JP13262984 A JP 13262984A JP H0446074 B2 JPH0446074 B2 JP H0446074B2
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JP
Japan
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torque
current
induction motor
magnetic flux
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JP59132629A
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JPS6110986A (ja
Inventor
Takumi Yoshida
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.)
Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shinko Electric Co Ltd filed Critical Shinko Electric Co Ltd
Priority to JP59132629A priority Critical patent/JPS6110986A/ja
Publication of JPS6110986A publication Critical patent/JPS6110986A/ja
Publication of JPH0446074B2 publication Critical patent/JPH0446074B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/26Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual polyphase induction motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Motor And Converter Starters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気車両のように大きな起動トル
クを必要とする機器に用いて好適な誘導電動機の
起動方法に関する。
〔従来技術〕
近年、サイリスタ等の電力用半導体素子の発達
によつてインバータが普及し、従来直流電動機が
用いられていた可変速駆動システムの分野におい
て、「インバータ+インダクシヨンモータ」から
なる可変速駆動装置が次々と採用されている。し
かし、電気車両のように非常に大きな起動トルク
を必要とする用途においては、その採用例が少な
い。これは、直巻直流電動機に比べて、インダク
シヨンモータでは大きな起動トルク(静止トル
ク)を出しにくいためであつた。
このような背景の中から、最近、インダクシヨ
ンモータにおいて安定した静止トルクを得る方法
としてベクトル制御が用いられるようになつた。
このベクトル制御は、インダクシヨンモータの
1次電流を励磁電流成分idと、トルク電流成分iq
との2つの直交成分に分離し、各々独立に制御し
て直流電動機の特性と同等の特性を得ようとする
ものである。
第3図は、従来のベクトル制御装置の概略構成
を示すブロツク図であり、上山直彦編著の「モー
タドライブエレクトロニクス」第1版(オーム社
発行)の133頁から一部変更して引用したもので
ある。この図において、1は直流電源、3は直流
を交流に変換してインダクシヨンモータ4を回転
制御するインバータ、5aはインダクシヨンモー
タ4の速度検出器、5は速度検出回路である。
速度検出回路5の出力(インダクシヨンモータ
4の実回転数)ωmは加え合せ点7、および自動
界磁弱め制御9へ供給され、自動界磁弱め制御9
からは、実回転数ωmによつて定まる磁束指令値
Φ*/2が出力される。また、加え合せ点7から出力
されたω*−ωm(ω*は回転周波数指令値)は、速
度アンプ10によつて変換されてトルク指令値τ*
となり、演算器11〜18によつて以下の演算が
なされ、トルク電流指令値iq*、すべり周波数指
令値ωs*および励磁電流指令値id*が算出される
(これらの波形については、第4図参照)。
iq*(τ*÷Φ*/2)×L2/M ……(1) ωs*=〔(τ÷Φ*/2)÷Φ*/2〕×R2 ……(2) id*=Φ*/2×1/M+d/dt〔Φ*/2×1/M×L2/R
2〕 ……(3) ただし、L2:インダクシヨンモータ4の2次
自己インダクタンス M :インダクシヨンモータ4の1次
2次相互インダクタンス R2:インダクシヨンモータ4の2次
抵抗 これら算出された値iq*,id*,ωs*と、速度検
出回路5より得られた実回転数ωmの段階を座標
変換回路20に入力し、その結果得られる出力で
ある、3相電流指令iu*,iv*,iw*を電流制御回
路21を介してインバータ3に供給する。こうし
て、インダクシヨンモータ4に供給される電流i
の振幅と周波数が逐次コントロールされ、インダ
クシヨンモータ4の速度制御が行われる。なお、
図中、22は電流検出器であり、インダクシヨン
モータ4の1次電流を検出するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上述した従来のベクトル制御装置に
おいては、第4図に示すように、モータ内部磁束
Φ*/2が一定となるように制御しているため、イン
バータ3の最大出力電流Imaxが決定されると、
インダクシヨンモータ4の出力トルクτの最大値
τmaxは静止状態から常常速度まで同じ値に限定
されてしまう。
従つて、起動時のみに大きなトルクを必要とす
る負荷系においても、起動に必要なトルクτloを
常時(トルクコンスタント領域内でも)出力でき
るようなインダクシヨンモータとインバータが必
要であつた。すなわち、第5図に示すように、定
常負荷トルクが小さいにもかかわらず、起動必要
トルクτloが大きいときには、最大定常出力トル
クτamxがτloより大きいインダクシヨンモータ
と、これを制御できる大容量のインバータとを使
用しなければならなかつた。
この発明は、上記の問題点を解決しようとする
ものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は、イ
ンバータの最大出力内で定常値より大きな励磁電
流を流し、定常時よりも大きな内部磁束を形成す
る第1の段階と、前記励磁電流を定常値に戻すと
同時にトルク電流を流す第2の段階とを有するこ
とを特徴とする。
〔作 用〕
励磁電流を定常値に戻してトルク電流を流した
段階で、大きな内部磁束が残留しているので、こ
れとトルク電流によつて大きな起動トルクを得る
ことができる。
さらに詳述すると、この発明は、以下の事実を
利用している。
(1) モータ内部磁束Φは、励磁電流idに対して所
定の時定数Tだけ遅れる。すなわち、インダク
シヨンモータの1次(ステータ)、2次(ロー
タ)間の相互インダクタンスをM,2次もれイ
ンダクタンスをl2,2次抵抗をR2とすると、次
式が成立する。
Φ=M/1+TSid ……(5) ここで、T=M+l2/R2=L2/R2 S:ラブラス演算子 (2) モータ発生トルクτはモータ内部磁束Φがす
でに存在しているときには、トルク電流iqに比
例する。すなわち、インダクシヨンモータの極
対数をPとすると、 τ=PΦiq ……(6) となる。
(3) インダクシヨンモータの定格電流に対する励
磁電流の割合は、通常、小型モータで1/3程
度であり、モータ体格が大きくなるに従つてさ
らに減少する。また、通常使用時、モータコア
は飽和まで励磁されておらず、内部磁束を増加
させ得る。このことは、ベクトル制御用モータ
には特に当てはまることである。
以上の理由から、モータ起動時に、インバータ
電流容量の許す限りの大きな励磁電流idを一定時
間以上流し続けることにより、モータ内部磁束Φ
を定常時より大きくしておき、しかる後にトルク
電流iqを流すと同時に励磁電流idを定常値に切換
えるようにすると、インバータ能力ぎりぎりの電
流によつて形成された内部磁束Φと、インバータ
本来のトルク電流iqとの積によつて生じるトルク
が、内部磁束Φが減衰するまで発生し、大きな起
動トルクが得られる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図であり、第3図の各部に対応する部分には
同一の符号を付してある。
本実施例が第3図に示す従来の装置と異なる点
は、モータ起動時の上記指令値id*を定常時の値
より大きくしている点である。そして、上記励磁
電流指令値id*から磁束指令値Φ*を得るために
は、(5)式の関係、すなわち、 Φ*=M/1+TSid* ……(5a) なる式を用いている。第1図の符号31は、この
演算を行う演算器であり、演算31の入力には、
モータ起動時の励磁電流指令値id*(以下、これを
ido*で示す)がスイツチ32(常開接点)と33
b(常閉接点)とを介して電流設定器35から供
給される一方、定常時の励磁電流指令値id*(以
下、これをidc*で示す)がスイツチ33c(常開
接点)を介して演算器15から供給されている。
また、演算器11と12との間には、スイツチ
33a(常開接点)が介挿され、演算器31の出
力Φ*が演算器11と13に供給されている。な
お、上記スイツチ33a〜33cは連動するよう
になつている。
次に、第2図の波形図を参照して、上記実施例
の動作を説明する。
今、第2図に示す時刻t1に、スイツチ32をオ
ンすると、起動時の励磁電流指令値ido*(これは、
インバータ3の最大出力電流と等しくとつてあ
る)が演算器20および31に供給される。この
場合、スイツチ33aが開状態にあるため、トル
ク電流指令値iq*=0となり、演算器20からは
i*=ido*なる電流指令値i*が出力される一方、す
べり周波数指令値ωs*も零となる。また、実回転
数ωmも零であるから、回転周波数指令値ω*も零
となり、インダクシヨンモータ4内には、回転し
ない内部磁束Φ(以下、これをΦ0とする)が形成
される。この内部磁束Φ0は、(5)式の関係により、
励磁電流指令値idoを積分した形となつており、
後者がインバータの電流容量ぎりぎりの値にとつ
てあることから、内部磁束Φ0もこれに対応する
大きな値となつている。また、磁束指令値Φ*
同様の波形となつている。
こうして、定常時に比べて十分に大きな内部磁
束Φ0が形成された後、第2図の時刻t2にスイツチ
32をオフ、スイツチ33a/33b/33cを
オン/オフ/オンとすると、励磁電流指令値id*
が定常値idc*に減少するとともに、トルク指令値
τ*および磁束指令値Φ*に対応するトルク電流指
令値iq*およびすべり周波数指令値ωs*が演算さ
れ、これらが、速度検出回路5より得られた実回
転数ωmと共に座標変換回路20に入力され、3
相の電流指令iu*,iv*,iw*に変換され、電流制
御回路21を介してインバータ3に供給されるこ
とによつて、指令値iq*,id*に等しいトルク電流
iq、励磁電流idがインダクシヨンモータ4に流れ
るようにする。
ここで、時刻t2には、先に形成された内部磁束
Φ0が残留しているため、このΦ0と上記トルク電
流iqの積に等しい起動トルクτが発生し、これが
第2図チに示す最大起動トルクτmaxとなり、イ
ンダクシヨンモータ4が起動される。そして、内
部磁束Φが時定数Tで減衰するに従つて、トルク
τが定常値τcに近づき、やがて、内部磁束Φ、ト
ルクτおよびすべり周波数ωsが定常値に落着く。
こうして、本実施例によれば、まずインバータ
3の電流容量ぎりぎりの大きな励磁電流idoを流
して、できる限り大きな内部磁束Φ0を形成し、
次にベクトル電iqを流すと同時に励磁電流指令値
をido*からidc*に切替えるので、内部磁束Φ0が減
衰するまで大きな起動トルクを得ることができ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は、インバータ
の最大出力内で定常値より大きな励磁電流を流し
て定常時よりも大きな内部磁束を形成し、次に、
前記励磁電流を定常値に戻すと同時にトルク電流
を流すようにしたので、大きな起動トルクを得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第2図は、同実施例の動作を説明するた
めの波形図、第3図は、従来のベクトル制御装置
の構成を示すブロツク図、第4図は、同装置の動
作を説明するための波形図、第5図は、起動必要
トルクτloと定常負荷トルクの関係を示す図であ
る。 3……インバータ、4……インダクシヨンモー
タ(誘導電動機)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ベクトル制御インバータによつて回転制御さ
    れる誘導電動機において、前記インバータの最大
    出力内で定常値より大きな励磁電流を流して定常
    時よりも大きな内部磁束を形成する第1の段階
    と、前記励磁電流を定常値に戻すと同時にトルク
    電流を流す第2の段階とを有することを特徴とす
    る誘導電動機の起動方法。
JP59132629A 1984-06-27 1984-06-27 誘導電動機の起動方法 Granted JPS6110986A (ja)

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CA1284349C (en) * 1986-08-27 1991-05-21 Craig R. Conner Flux profile control for startup of an induction motor
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