JPH05111281A - 誘導電動機の速度制御方法および装置 - Google Patents

誘導電動機の速度制御方法および装置

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JPH05111281A
JPH05111281A JP3295151A JP29515191A JPH05111281A JP H05111281 A JPH05111281 A JP H05111281A JP 3295151 A JP3295151 A JP 3295151A JP 29515191 A JP29515191 A JP 29515191A JP H05111281 A JPH05111281 A JP H05111281A
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JP
Japan
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frequency
circuit
output
induction motor
motor
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JP3295151A
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English (en)
Inventor
Masashi Sadohara
正志 佐土原
Kunio Koga
国夫 古賀
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導電動機の回転軸に機構部品を取り付けな
いで誘導電動機回転数を検出し、速度制御を行う。 【構成】 測定用微少信号をパルス幅変調インバータの
変調信号に重畳して誘導電動機に供給し、誘導電動機電
流から電動機回転数を検出しするものであって、前記微
少信号電流が最小になるときの信号周波数を前記誘導電
動機の回転数とする手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータを用いてモ
ータを回転させ、速度フィードバック信号により、所用
の回転数に一致させるいわゆるスカラ閉ループ速度制御
回路において速度検出にパルスジェネレータ等の機械的
手段を用いずに、電気的に近似値を検出して回転数制御
を行う誘導電動機制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は、「パワーエレクトロニクス&A
Cドライブ」(B.K. Bose 著、秦泉寺敏正、内藤治夫
訳)の303ページに記載されているように、モータの
速度制御を精度よく行う閉ループ速度制御の速度検出の
手段として、タコメータ等の機械的センサを用いてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、モータに機械的なタコメータやパルスジェネレータ
を取り付ける必要があり、機構部品が増え、信頼性の低
下、作業および部品コストの上昇を招いていた。また、
取付けそのものも困難な場合が多かった。そこで本発明
は、モータ回転軸に機構部品を取り付けることなくモー
タ回転周波数を検出し、速度制御に応用することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明ではモータ回転用指令周波数とは別の微小正
弦波信号を用いる。モータが回転しているとき、一定ま
たは周波数に比例した電圧の正弦波信号をモータに与え
ると、モータ回転周波数と同信号の周波数が比較的近い
範囲において、その両者がほぼ一致したとき、上記信号
のモータ電流値が最小となる。これを利用して、回転中
のモータにその回転に影響を与えない程度の微小レベル
の信号を加え、その周波数を変化させ、モータに流れる
同信号の電流値が最小になる点を探すことで、モータ回
転数を近似する目的が達成される。
【0005】
【作用】上記手段により、タコメータ等の機械的手段を
用いずに、モータ回転数を検出し、閉ループ速度制御が
行える。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図1は本発明の一実施例に係る誘導電動機駆動用制
御装置の回路構成図である。図において、1は三相交流
電源、2は整流回路、3はPWMインバータ、4は電流
検出器、(PCCT)5は三相誘導電動機(以後、モー
タと略記する)、6はモータ回転数検出回路、7は周波
数補正回路、8は周波数電圧変換回路、9、10は正弦
波波形発生回路、11は9、10の波形を合成するPW
M変調信号合成回路である。モータ回転数検出回路6の
初期出力をωs ,ω2 ,V2 =0とすると、本回路は通
常のPWMインバータによるオープンループ制御として
動作し、周波数指令ωr が与えられると、モータは角速
度ωmで回転し、ωs (=ωr −ωm )のすべり量が発
生する。ωs は負荷の大きさに影響される。今、モータ
回転数検出回路6より回転数検出用信号の電圧V2 (振
幅)および周波数ω2 を出力し、10、11を経て3へ
与えると、モータ固定子にω2 成分の電流が生じる。ω
2 はωr に対し独立であるから、V2 を非常に小さく
し、モータ回転に影響を与えないようにすると、ω2
自由に変化させ得る。V2 一定、またはV2 /ω2 一定
でω2 をωr 近傍で変化させると、ω2 =ωm のときω
2 成分の電流は最小になる。従ってモータ回転数検出回
路6では、電流検出器4の出力V4 からω2 成分
(V3 )を抽出すると同時に、ω2 を変化させたとき、
そのV3 のレベルの変化を監視し、V3 が最低になると
きのω2 をモータ回転数ωm として保持するとともに、
ωs (=ωr −ωm )を出力し、周波数補正回路7で周
波数補正を行う。よって周波数補正回路7の出力ω1
ω1 =ωr +ωS となり、指令周波数がすべり量だけシ
フトしたこととなり、モータ回転数はほぼ指令値ωr
一致する。図2はモータ回転数検出回路6の詳細であ
る。図において、68はタイミング回路で図4に示すT
1 、T2 を出力する。65のスイープ回路にT1 が入力
されるとその立上り時に、ω2 をある値ω2(n)からω2
(n+1)に変化させる。その変化値領域は、ωr ±Δω
(Δωは予想されるすべり量の数倍)に制限し、変化方
向は単調増加である。66の周波数電圧変換回路では、
ω2 に対するV2 を比例または一定値でV2 を発生させ
る。67のスイッチング回路では、図4に示すようにP
WM変調波がT2 =Lowでω1 、Highでω1 +ω
2 になるよう、スイッチングする。(ω1 は常に連続し
ている)。61のフィルタBPF1は、62のA/Dコ
ンバータでデジタル化するための折り返し防止用で、P
WMキャリアおよびその高調波、側波電流検出器DC成
分等を除去する帯域に設定する。このときの信号スペク
トラムを図8に示す。(a)は電流検出器4の出力スペ
クトラムであり、ωc はPWMキャリアである。(b)
はフィルタ61の周波数特性であり、ωr 、ω2 成分お
よび周辺の帯域内ノイズのみ通過する。A/Dコンバー
タ62で信号をデジタル化し、63のω2 成分レベル検
出回路(後述)にてω2 成分のみを検波し、そのレベル
3 を出力する。64はすべり周波数検出回路である。
ω2 成分レベル検出回路63の詳細を図5に示す。63
1のBPF2はω2 をセンタとしたデジタルフィルタ、
632のBPF3はωr をセンタとしたデジタルフィル
タであり、図8の(c)、(d)にそれぞれの周波数特
性概要を示す。フィルタの構成法や、特性の具体的なも
のは本発明の趣旨に影響を与えないため省略する。BP
F2は、ωr やノイズを除去するためのものであるが、
ω2 とωr が近いときやωr がω2 に比べてレベルが非
常に大きい(ωr /ω2 >40dB)ことを考慮する
と、ω2 のS/Nを確保するには非常に急峻で多次数の
フィルタが必要になり困難になる。そこで本発明では電
流検出器で検出したω1成分と直交した成分を検波する
同期検波を、632のBPF3、634の同期検出回
路、633の同期検波回路にて行う。632は先に述べ
たようにω1 成分を抽出する。周波数があらかじめ分か
っているので精度のいいフィルタが構成できる。T2
Lowのとき、ω1 のみになるから634ではその時間
内にω1 の位相を検出し、90°位相のずれたω1'を出
力する。T2 がHighのときは同位相で出力する。こ
れらの機能はデジタルPLLやソフト的に零クロス点を
検出する方法を用いる。同期検波回路633はω1'のピ
ーク点でデジタルフィルタ631からの信号をサンプル
する方法で動作する。633の動作を図3にベクトル図
で示す。631出力Vωは図示するようにω1 の電圧ベ
クトルVω1 を基準に描くと、周期ω1 ω2 で回転する
ベクトル環を描く。従って、Vω1 と直交する成分のピ
ークは、あるタイミングでω2 成分の電圧Vω2 に一致
する。よって同期検波回路633出力のピークを635
のピーク保持回路で保持することにより、ω2 成分のレ
ベルV3 を知ることができる。この方法は、Vω1 のレ
ベルに影響されず検波できるので、S/Nのよい検出が
可能となる。例えば631出力の上下をクリップしても
低振幅領域では影響を受けず、ω2 のダイナミックレン
ジを大きく取れる。図6はすべて周波数検出回路64の
詳細説明図である。V3 (ω2 成分の電流値を電圧変換
したもの)が入力されると、サンプルホールド回路64
1によりT1 のタイミングで保持する。T1 はω2 を変
化させるタイミングであり、サンプルホールド回路64
1出力はそれぞれのω2 のときのレベルを順次保持す
る。比較器642で641出力とV3を比較し、その符
号が反転(例えば負から正)したときを波形整形回路6
43で検出し、タイミング信号としてサンプルホールド
回路644へ出力する。サンプルホールド回路644で
は波形整形回路643から信号が来たときのω2 の値を
保持し、比較器645へ出力する。比較器645では指
令値ωr とサンプルホールド回路644の出力を比較
し、すべり周波数ωs を出力する。図7は周波数補正回
路7の詳細説明図である。モータ回転数検出回路6でω
s が得られると、72の積分回路、73の加算回路、7
1のスイッチを経て、ωr を補正したω1 を出力する。
72はωr とωm の誤差を零にするためのもので、6の
検出動作を1指令について1回しか行わない場合は、ω
r の補正も1回しか行わないので積分回路72は不要と
なり、 ω1 =ωr +ωm =2ω−ωm となる。スイッチ71がA側のときはすべり補償をしな
いモードであり、B側のときはすべり周波数を検出して
補償するモードである。なお、本実施例ではω2 成分の
検出方法としてω1 を基準とした同期検波方式を述べた
が、ω2 成分をω1 成分から分離する方法としては、ω
2 成分だけをあらかじめON/OFFして、検波時にω
1 成分は一定であるからω2 成分のレベルの変化を検出
して、等価的にω2 成分の変化を知るなど、ω2 信号送
出時に何らかの変調を施して、再生時にω2 成分の変調
波を検波することによっても、ω2 成分の最低値によっ
て、等価的にモータ回転数を得るという目的は達成でき
る。
【0007】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、タコメー
タやPGなどの機構部品をとりつけないで速度検出し、
閉ループ速度制御ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的実施例を示す図
【図2】モータ回転数検出回路6の詳細説明図
【図3】同期検波回路633の動作を説明するためのベ
クトル図
【図4】ω2 出力タイミングを説明する図
【図5】ω2 成分検出回路63の詳細説明図
【図6】すべり周波数検出回路64の詳細説明図
【図7】周波数補正回路7の詳細説明図
【図8】電流検出信号及びフィルタの周波数特性表示図
【符号の説明】
1 三相交流電源 2 整流回路 3 PWMインバータ 4 電流検出器 5 三相誘導電動機 6 モータ回転数検出回路 7 指令周波数補正回路 8 周波数電圧変換回路 9、10 正弦波波形発生回路 11 PWM変調信号合成回路

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源からパルス幅変調インバータを
    介して給電される誘導電動機を備えたものにおいて、微
    小信号電流を前記パルス幅変調インバータの変調信号に
    重畳して前記誘導電動機に供給することにより、前記誘
    導電動機の電流から前記誘導電動機の回転数を検出し、
    前記誘導電動機を所望の回転数に一致するように前記パ
    ルス幅変調インバータを制御することを特徴とする誘導
    電動機の速度制御方法。
  2. 【請求項2】 前記誘導電動機の回転数を前記微小信号
    電流が最小になる周波数で近似することを特徴とする請
    求項1記載の誘導電動機の速度制御方法。
  3. 【請求項3】 前記微小信号電流をのある時間幅におけ
    る平均値が、前記微少信号電流の周波数によらず一定ま
    たはその周波数に比例していることを特徴とする請求項
    1または2記載の誘導電動機の速度制御方法。
  4. 【請求項4】 三相交流電源と、この電源出力を整流す
    る整流回路と、この整流回路の出力を交流に変換して誘
    導電動機に与えるパルス幅変調インバータを備えた誘導
    電動機の制御装置において、周波数指令にすべり量を加
    算して出力する周波数補正回路と、この周波数補正回路
    の出力を電圧に変換する周波数電圧変換回路と、この周
    波数電圧変換回路の出力と前記周波数補正回路の出力を
    入力し、回転数検出用信号の振幅と周波数および前記す
    べり量を出力するモータ回転数検出回路の出力を入力
    し、正弦波信号を発生する第2の正弦波形発生回路の出
    力を加算するPWM変調信号合成回路を備え、このPW
    M変調信号合成回路の出力を前記パルス幅変調インバー
    タに与えることを特徴とする誘導電動機の速度制御装
    置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のモータ回転数検出回路が
    前記誘導電動機の電流信号から前記周波数指令および前
    記モータ回転数検出回路の出力周波数を通過させる第1
    のバンドパスフィルタと、この第1のバンドパスフィル
    タの出力を同期検波するW2 成分レベルに検出回路と、
    このW2 成分レベル検出回路出力、前記周波数指令およ
    び回転数検出用信号周波数W2 とを入力してすべり量を
    送出するすべり周波数検出回路と、前記周波数指令を入
    力して前記回転数検出用信号周波数W2 を出力するスイ
    ープ回路と、このスイープ回路の出力周波数を電圧に変
    換する周波数電圧変換回路とを備え、前記スイープ回路
    の出力から回転数検出用信号周波数W2 を出力し、前記
    周波数電圧変換回路の出力から回転数検出用信号振幅V
    2 を出力することを特徴とする誘導電動機の速度制御装
    置。
JP3295151A 1991-10-14 1991-10-14 誘導電動機の速度制御方法および装置 Pending JPH05111281A (ja)

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JP (1) JPH05111281A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007267468A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Meidensha Corp インバータの制御方法とその装置
KR20180107876A (ko) 2017-03-23 2018-10-04 삼성전기주식회사 음향 공진기

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007267468A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Meidensha Corp インバータの制御方法とその装置
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