JPH0532999B2 - - Google Patents

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JPH0532999B2
JPH0532999B2 JP58250394A JP25039483A JPH0532999B2 JP H0532999 B2 JPH0532999 B2 JP H0532999B2 JP 58250394 A JP58250394 A JP 58250394A JP 25039483 A JP25039483 A JP 25039483A JP H0532999 B2 JPH0532999 B2 JP H0532999B2
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JP
Japan
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magnetic flux
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temperature
frequency
output
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JP58250394A
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English (en)
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JPS60139187A (ja
Inventor
Tsugutoshi Ootani
Eiji Watanabe
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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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
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/16Estimation of constants, e.g. the rotor time constant
    • 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
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01Asynchronous machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に2次抵抗値の補正手段を備えて
トルク精度を向上させたベクトル制御装置に関す
るものである。
〔従来技術とその問題点〕
ベクトル制御は、誘導電動機の1次電流とすべ
り周波数を制御することにより直流電動機と同等
のトルク精度、応答を得る制御方法である。
誘導電動機をベクトル制御によつてトルク制御
する場合、下記(1)式の関係によつて誘導電動機の
すべり周波数と電流を与える。しかし、電動機定
数が実際値と異なると、励磁電流とすべり周波数
とが独立に制御できなくなり、トルク精度及び応
答性が低下する。
s=R2・I2/(2π・M・In) ……(1)式 但し、s:すべり周波数 R2:2次抵抗値 M:相互インダクタンス In:励磁電流 I2:2次電流 つまり、モータ定数である相互インダクタンス
と2次抵抗値を正確に設定することが重要であ
る。
しかし、2次抵抗値はモータ温度によつて大き
く変化するので、モータ温度の変化に伴い2次抵
抗値を補正することがベクトル制御を正確に行な
う上で望ましい。
従来、2次抵抗値補正の方法としては、 (a) 1次電流と回転子の熱定数を用いて温度によ
る2次抵抗値の変化を修正する方法(以下温度
モデルという)。
(b) モータ端子電圧からトランスを介して2次鎖
交磁束を求めて、磁束指令との偏差によつて2
次抵抗値を補正する方法(以下磁束モデルとい
う)。が考えられるが、前者の温度モデルでは、
熱定数は回転数や冷却条件によつて変化するの
で全運転範囲にわたり精度良く2次抵抗値を修
正することができないという問題がある。ま
た、後者の磁束モデルでは、電圧検出用トラン
スを使用するため、低周波で不安定になり、磁
束演算ができなくなるという問題がある。
また、特開昭58−190295号公報,特開昭58−
190296号公報には、低速域では熱モデルによる二
次抵抗補正を、高速域では磁束による二次抵抗補
正を切り換え、さらに切換え時、初期値設定を行
うトルク制御方式が記載されている。
しかしながら、この方式では、低速から高速に
切り換えるときに磁束モデルの初期値分が修正さ
れないという問題がある。また、低速域では磁束
モデルの積分を零にしなければならない。さらに
磁束モデルの補正に時間がかかり、モード切り換
えがスムーズにいかない点が問題となる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記のような従来の問題点を解消
し、磁束モデルと温度モデルとを効果的に組み合
わせることによつて広範囲な速度で、かつあらゆ
る運転モードで正確に2次抵抗値を補正すること
を目的とするものである。
〔発明の構成〕
本発明のベクトル制御装置は、2次電流指令値
i2 *と磁束指令値φ*に基づいて誘導電動機に交流
指令を与えるベクトル制御装置であつて、誘導電
動機の2次鎖交磁束の検出値φと指令値φ*との
偏差を積分して得られる2次抵抗補正値ΔR2〓を
出力する磁束制御器と、誘導電動機の1次電流
iu,ivと回転子の温度上昇値と温度時定数に基づ
いて2次抵抗の温度上昇値ΔR2〓を出力する温度
推定器と、温度推定器の出力ΔR2〓と前記磁束制
御器の出力ΔR2〓およびすべり周波数指令ωs *に基
づいてすべり周波数ωsを補正する手段とを備え
たベクトル制御装置において、 前記誘導電動機の1次周波数ω1の絶対値と基
準周波数、または回転数ωrの絶対値と基準回転
数の大小関係を判別するモード判別器を設け、1
次周波数ω1の絶対値が基準周波数より大きい、
または回転数ωrの絶対値が基準回転数より大き
いと前記モード判別器が判別したとき、前記温度
推定器の出力ΔR2〓と前記磁束制御器の出力ΔR2
を加算し、この加算した信号に基づいてすべり周
波数ωsを補正し、1次周波数ω1の絶対値が基準
周波数より小さい、または回転数ωrの絶対値が
基準回転数より小さいと前記モード判別器が判別
したとき、磁束制御器の出力を温度推定器の値に
加算して同温度推定器の初期値とした後、磁束制
御器の出力を0にリセツトし、かつ入力を0とす
る動作を行つて、前記温度推定器の出力ΔR2〓と
前記磁束制御器の出力ΔR2〓を加算した信号に基
づいてすべり周波数ωsを補正する構成としたこ
とを特徴とする。
この場合、温度推定器14の回転子の温度上昇
値および温度時定数の設定値を基準周波数または
基準回転数以下での値にするとよい。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説
明する。第1図は本発明の構成を示すブロツク図
であり、1は電源、2はインバータ、3は誘導電
動機、4ははパルスジエネレータ、5は1次電流
演算回路、6は2相正弦波発振器、7及び8は定
数設定器、9は割算器、10は磁束演算回路、1
1はモード判別器、12は第1のモードスイツ
チ、13は磁束制御器、14は温度推定器、15
は第2のモードスイツチ、16は掛算器である。
本発明の特徴とするところは、第1図の一点鎖
線で囲んだブロツクであり、磁束演算回路10は
電流値iと電圧値νとから磁束φを求めるもので
ある。この演算によつて求められた磁束φは、磁
束指令値φ*と比較され、その偏差は第1のモー
ドスイツチ12の常閉端子に入力され、常時はそ
のコモン端子より磁束制御器13に入力される。
磁束制御器13は積分器で構成され、その出力
は第2のモードスイツチ15に接続され、常開接
点を介して温度推定器14の初期値入力とされ
る。この温度推定器14は、実際の回路構成とし
ては1次遅れ要素で構成される。温度推定器14
は、電流値iu,ivからi2Rで求められる損失を1次
遅れ要素を介して温度上昇を推定するものであ
り、その出力ΔR2〓は前記の磁束制御器13の出
力ΔR2〓と加算され、その和とすべり周波数指令
ωs *が掛算され、その出力Δωsとωs *を加算したす
べり周波数ωsと、誘導電動機3の回転周波数ωr
との和から得られる1次周波数ω1が2相正弦波
発振器6に与えられ、これによつて発振された2
相の正弦波sinω1tと、cosω1tが1次電流演算回路
5に入力されることになる。
モード判別器11の動作について述べると、1
次周波数ω1が小さくなつた場合、即ち誘導電動
機3の回転が基準よりも低くなつた場合には、モ
ード判別器11でそれを検知し、第1のモードス
イツチ12にA出力を出すと共に、第2のモード
スイツチ15にB出力を出す。なお、この実施例
では、低速度のみならず軽負荷においても温度モ
デルに移行させることとしたので、軽負荷でもモ
ード判別器11が作動する。
従つて、電動機が低速及び軽負荷でない場合
は、モード判別器11の出力はオフ状態であるた
め、磁束φと磁束指令φ*との偏差はそのまま磁
束制御器13に入力され、ΔR2〓を出力し、磁束
モデルによつて温度モデルが補正された形で補正
が行なわれる。次に電動機が低速あるいは軽負荷
になつた場合には、モード判別器11の出力がオ
ンとなるため、第1及び第2のモードスイツチ1
2,15が切り替わり、磁束制御器13の入力は
0となり、また第2のモードスイツチ15を介し
て切り替え直前の磁束制御器13の出力が加算さ
れ温度推定器14の初期値とされた後、磁束制御
器13の出力は0にリセツトされる。これによ
り、温度モデルのみの補正がなされることにな
る。
第2図は、モード判別器11の作動領域を説明
するための図であり、横軸には電動機の1次周波
数指令、縦軸には2次電流指令をとつている。こ
の実施例では、高速から低速に移行する境界値を
2.5Hz、軽負荷に移行する境界値を定格負荷の10
%とした。この図において斜線で示す範囲は、モ
ード判別器11の出力信号Aがオンする範囲、即
ち磁束、温度モデルが併用される範囲であり、±
10%負荷である軽負荷の範囲は出力信号Aがオフ
する範囲、即ち温度モデルのみで動作する範囲で
あり、また→,←の部分は信号Bがオンする場
合、つまり磁束モデルで温度モデルを修正する場
合である。
このモード判別器11の出力により、下記の各
運転条件について2次抵抗値の補正動作が行なわ
れる。
(i) 高速運転での補正動作 温度モデルと磁束モデルを併用するので、運転
条件が異なることによつて発生する温度モデルの
誤差を磁束モデルで修正する。
(ii) 低速運転での補正動作 温度モデルを低速運転のモードに合わせておく
ことによつて磁束モデルを使わずに精度よく2次
抵抗値を補正することができる。
(iii) 高速から低速運転への移行動作 温度モデルは低速運転のモードに合わせている
ために、高速運転中に温度モデルによる2次抵抗
値の補正に誤差を生ずるが、高速運転から低速運
転のモードに移行するときに、磁束モデルが修正
していた温度モデルの誤差分を温度モデルに移
す。
磁束モデルによつて温度モデルを修正する方法
は次の通りである。
(2)式は温度モデルに用いる式である。なお、こ
の温度モデルは低速運転についてシミユレートし
ている。
ΔR2〓=KM/1+sTMI1 2 ……(2)式 ここで、 ΔR2〓:温度モデルによる2次抵抗値補正量 KM:低速運転時の回転子温度上昇値 TM:低速運転時の回転子温度時定数 I1:誘導電動機の1次電流 である。
高速運転から低速運転に変更するときに行なわ
れる、高速運転中に生じた温度モデルの誤差を修
正する方法について第3図を参照しながら説明す
る。ただし、1次電流は一定とする。
仮に、現在までのモータ運転時間をt1とし、時
刻t1において磁束モデルが温度モデルの誤差
ΔR2〓を修正しているとする。修正方法は、全2
次抵抗値補正値ΔR2〓+ΔR2〓=ΔR2から、モータ
運転経過時間を修正することになる。ここでは、
t1をt2時刻に修正する。その結果、2次抵抗補正
値が正確に修正されるのと同時に、その以後に行
なわれる温度モデルも精度良く動作することにな
る。
第4図に試験結果を示す。試験条件は、2次電
流指令を100%で一定とし、初期スリツプを2.55
Hz(初期適正スリツプは2.4Hz)とした。図中a
曲線は温度モデルが磁束モデルにより修正された
トルク特性、b曲線は修正しない場合の温度モデ
ルによるトルク特性、c曲線は磁束モデルによる
2次抵抗補正値、d曲線は磁束モデルによつて修
正された2次抵抗補正値、e曲線は温度モデルが
修正されない場合の2次抵抗補正値を示すもので
ある。
試験結果について説明する。
初期スリツプ設定値が適正値より大きめに設
定されたため、定格2次電流指令に対し定格ト
ルクが発生していない。
磁束モデルの動作域に入つたので磁束モデル
が温度モデルの誤差を修正している。
磁束モデルの動作域を外れたので、磁束モデ
ルが温度モデルの誤差修正を行なつて動作停止
している。温度モデルの初期値が正しく再設定
されたので、温度モデルの単独動作でも十分な
精度が出ている。
上記の)と同様、磁束モデルの動作域に入
つたので磁束モデルが温度モデルの誤差を修正
している。しかし、)の場合と異なり、磁束
モデルによる温度モデルの誤差修正分が少な
い。このことは、温度モデルの初期値が正しく
設定されると温度モデルの単独動作でもトルク
精度が保証できることを示している。
〔発明の効果〕
上述したように本発明によれば、 (a) 磁束検出が可能な比較的高速回転数領域では
磁束モデルによつてフイードバツクによる2次
抵抗値の補正制御が行なわれるため、2次抵抗
値の修正動作は正確に行なわれる。
(b) 磁束検出が困難な比較的低周波領域では、2
次抵抗値の温度を推定する温度モデルによつて
2次抵抗値の補正動作が行なわれる。この温度
モデルは低速回転数での熱定数に限定され、さ
らに磁束モデル併用動作領域から温度モデルで
の偏差が、温度モデル単独作動時の初期条件に
加えられて、高速回転領域での冷却条件などの
相違による温度モデルの経歴誤差を修正する。
このように、本発明によれば、全運転範囲にわ
たつて精度よく2次抵抗値の修正動作が行なわ
れ、正確なベクトル制御が実施できる結果、トル
クを精度よく制御することができる。
また、本発明では温度モデルと磁束モデルを併
用しているので、低速から高速、あるいはその逆
への移行時にトルクがスムーズにつながり、円滑
なモード移行ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の構成を示すブロツク
図、第2図は本発明による動作切り換え領域を示
す説明図、第3図は温度モデル修正方法を説明す
る説明図、第4図は試験結果を示す補正特性図で
ある。 1…電源、2…インバータ、3…誘導電動機、
4…パルスジエネレータ、5…1次電流演算回
路、6…2相正弦波発振器、7,8…定数設定
器、9…割算器、10……磁束演算回路、11…
モード判別器、12…第1のモードスイツチ、1
3…磁束制御器、14…温度推定器、15…第2
のモードスイツチ、16…掛算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 2次電流指令値(i2 *)と磁束指令値(φ*
    に基づいて誘導電動機3に交流指令を与えるベク
    トル制御装置であつて、誘導電動機3の2次鎖交
    磁束の検出値(φ)と指令値(φ*)との偏差を
    積分して得られる2次抵抗補正値ΔR2〓を出力す
    る磁束制御器13と、誘導電動機3の電流(iu
    iv)と回転子の温度上昇値と温度時定数に基づい
    て2次抵抗の温度上昇値ΔR2〓を出力する温度推
    定器14と、温度推定器14の出力ΔR2〓と前記
    磁束制御器13の出力ΔR2〓およびすべり周波数
    指令ωs *に基づいてすべり周波数(ωs)を補正す
    る手段とを備えたベクトル制御装置において、 前記誘導電動機3の1次周波数(ω1)の絶対
    値と基準周波数、または回転数(ωr)の絶対値
    と基準回転数の大小関係を判別するモード判別器
    11を設け、1次周波数(ω1)の絶対値が基準
    周波数より大きい、または回転数(ωr)の絶対
    値が基準回転数より大きいと前記モード判別器1
    1が判別したとき、前記温度推定器14の出力
    ΔR2〓と前記磁束制御器13の出力ΔR2〓を加算し、
    この加算した信号に基づいてすべり周波数(ωs
    を補正し、1次周波数(ω1)の絶対値が基準周
    波数より小さい、または回転数(ωr)の絶対値
    が基準回転数より小さいと前記モード判別器11
    が判別したとき、磁束制御器13の出力を温度推
    定器14の値に加算して同温度推定器14の初期
    値とした後、磁束制御器13の出力を0にリセツ
    トし、かつ入力を0とする動作を行つて、前記温
    度推定器14の出力ΔR2〓と前記磁束制御器13
    の出力ΔR2〓を加算した信号に基づいてすべり周
    波数(ωs)を補正する構成としたことを特徴と
    する誘導電動機のベクトル制御装置。 2 温度推定器14の回転子の温度上昇値および
    温度時定数の設定値を基準周波数または基準回転
    数以下での値とした特許請求の範囲第1項記載の
    誘導電動機のベクトル制御装置。
JP58250394A 1983-12-23 1983-12-23 誘導電動機のベクトル制御装置 Granted JPS60139187A (ja)

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JPS60139187A JPS60139187A (ja) 1985-07-23
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58190295A (ja) * 1982-04-29 1983-11-07 Mitsubishi Electric Corp 誘導電動機のトルク制御装置

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