JPH0570394B2 - - Google Patents

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JPH0570394B2
JPH0570394B2 JP62244462A JP24446287A JPH0570394B2 JP H0570394 B2 JPH0570394 B2 JP H0570394B2 JP 62244462 A JP62244462 A JP 62244462A JP 24446287 A JP24446287 A JP 24446287A JP H0570394 B2 JPH0570394 B2 JP H0570394B2
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JP
Japan
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magnetic flux
command
slip frequency
current
secondary magnetic
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Susumu Tadakuma
Shigeru Tanaka
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、誘導機をベクトル制御により可変速
制御する誘導機の制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an induction motor control device that performs variable speed control of an induction motor by vector control.

(従来の技術) 電力用半導体素子の目覚ましい発展によりイン
バータやサイクロコンバータ等の電力変換器が容
易に構成できるようになつたことに伴い、古くは
定速度電動機として使用されることの多かつた誘
導電動機が、近年は可変速電動機としての用途が
拡大してきた。
(Prior Art) As power converters such as inverters and cycloconverters have become easier to construct due to the remarkable development of power semiconductor devices, induction motors, which were often used as constant-speed motors in the past, In recent years, electric motors have been increasingly used as variable speed electric motors.

誘導電動機の可変速制御方式としては、優れた
応答特性が得られることからベクトル制御方式が
採用されることが多い。このベクトル制御方式と
しては、二次磁束をベクトル量として検出し一次
電流の制御信号に用いる磁束検出型ベクトル制御
方式と、磁束ベクトルを電動機定数に基づいて演
算し制御するすべり周波数型ベクトル制御方式と
が知られている。
As a variable speed control method for an induction motor, a vector control method is often adopted because it provides excellent response characteristics. This vector control method includes a magnetic flux detection vector control method that detects the secondary magnetic flux as a vector quantity and uses it as a control signal for the primary current, and a slip frequency vector control method that calculates and controls the magnetic flux vector based on motor constants. It has been known.

後者による従来のすべり周波数型ベクトル制御
装置は、第4図に例示するように、二次磁束指令
Φ* 2とトルク指令τ*を入力して一次電流指令I* 1
出力するベクトル制御指令演算回路10と、一次
電流指令I* 1に基づいて誘導電動機3が所定の速度
およびトルクで回転するようにその一次電流I1
制御する電力変換器2と、誘導電動機3の回転速
度ωRを検出する速度検出器4とから構成されて
いる。
The conventional slip frequency type vector control device based on the latter, as illustrated in FIG. 4, calculates a vector control command by inputting a secondary magnetic flux command Φ * 2 and a torque command τ * and outputting a primary current command I * 1 . A circuit 10, a power converter 2 that controls the primary current I1 so that the induction motor 3 rotates at a predetermined speed and torque based on the primary current command I * 1 , and a power converter 2 that controls the rotational speed ω R of the induction motor 3. It is composed of a speed detector 4 for detecting the speed.

ベクトル制御指令演算回路10は、二次磁束指
令Φ* 2とトルク指令τ*とを誘導機3の伝達特性に
応じて演算し、一次電流の実数成分指令すなわち
磁化電流成分指令i* 1R、虚数成分指令すなわちト
ルク電流成分指令i* 1I、およびすべり周波数指令
ω* Sを出力するように、除算要素や乗算要素、定
数要素、微分要素、加算要素などを備えている。
磁化電流成分指令i* 1Rを求めるために、定数要素
11、定数要素12、微分要素13、および加算
要素14を備えている。トルク電流成分指令i* 1I
求めるために、除算要素15および定数要素16
を備えている。またすべり周波数指令ω* Sを求め
るために、除算要素17、定数要素18、および
加算要素19を備えている。加算要素19は、定
数要素18からのすべり周波数指令ω* Sと速度検
出器4によつて得られた回転周波数ωRとを加算
してすべり周波数指令ω* Sを得る。このすべり周
波数指令ω* Sはベクトルジエネレータ20により、
二次磁束の予測位置を示す単位ベクトルに変換さ
れる。上記定数要素としては、誘導電動機3の二
次側自己インダクタンスL2、二次抵抗R2、およ
び相互インダクタンスMが用いられるが、これら
は装置の運転前に設定される。
The vector control command calculation circuit 10 calculates the secondary magnetic flux command Φ * 2 and the torque command τ * according to the transfer characteristics of the induction machine 3, and calculates the real component command of the primary current, that is, the magnetizing current component command i * 1R , and the imaginary number. It includes a division element, a multiplication element, a constant element, a differential element, an addition element, etc. so as to output a component command, that is, a torque current component command i * 1I , and a slip frequency command ω * S.
In order to obtain the magnetizing current component command i * 1R , a constant element 11, a constant element 12, a differential element 13, and an addition element 14 are provided. In order to obtain the torque current component command i * 1I , a division element 15 and a constant element 16 are used.
It is equipped with Further, in order to obtain the slip frequency command ω * S , a division element 17, a constant element 18, and an addition element 19 are provided. Addition element 19 adds slip frequency command ω * S from constant element 18 and rotational frequency ω R obtained by speed detector 4 to obtain slip frequency command ω * S . This slip frequency command ω * S is generated by the vector generator 20,
It is converted into a unit vector indicating the predicted position of the secondary magnetic flux. The secondary self-inductance L 2 , secondary resistance R 2 , and mutual inductance M of the induction motor 3 are used as the constant elements, and these are set before the device is operated.

磁化電流成分指令i* 1Rおよびトルク電流成分指
令i* 1Iはベクトル合成回路21においてベクトル合
成され、電流指令i* 1=i* 1R+ji* 1Iが形成される。こ
の電流指令i* 1と上記単位ベクトルとを乗算器22
で乗算して一次電流指令I* 1が形成され、この一次
電流指令I* 1に従つて電力変換器2の出力電流すな
わち誘導電動機3の一次電流が制御される。
The magnetizing current component command i * 1R and the torque current component command i * 1I are vector-synthesized in a vector composition circuit 21 to form a current command i * 1 =i * 1R +ji * 1I . Multiplier 22 multiplies this current command i * 1 and the above unit vector.
A primary current command I * 1 is formed by multiplying by , and the output current of the power converter 2, that is, the primary current of the induction motor 3 is controlled according to this primary current command I * 1 .

第5図は磁束検出型ベクトル制御装置を例示す
るものである。この方式の場合のベクトル制御指
令演算回路30は、磁束検出器を設けることな
く、誘導電動機3の各相電圧val,vbl,vclと一次
電流ial,ibl,iclとを基にして磁束演算器31によ
り演算によつて求められる。磁束演算器31の出
力は二次磁束ベクトルの静止2軸成分Φ〓l,Φ〓1
与えるものであり、ベクトルアナライザ32によ
つて絶対値成分|Φ2|と位相φを示す信号sinφ,
cosφに変換される。
FIG. 5 illustrates a magnetic flux detection type vector control device. In this method, the vector control command calculation circuit 30 calculates the voltages based on the phase voltages v al , v bl , v cl and the primary currents i al , i bl , i cl of the induction motor 3 without providing a magnetic flux detector. It is calculated by the magnetic flux calculator 31. The output of the magnetic flux calculator 31 gives the stationary two-axis components Φ〓 l , Φ〓 1 of the secondary magnetic flux vector, and the vector analyzer 32 generates the absolute value component |Φ 2 | and the signal sinφ, which indicates the phase φ.
Converted to cosφ.

一方、二次磁束指令Φ* 2は磁化電流演算器33
により対応する磁化電流指令i* d1に変換され、ト
ルク指令τ*は二次磁束指令Φ* 2をも用いてトルク
電流演算器34によりトルク電流指令i* q1に変換
される。磁化電流指令i* d1およびトルク電流指令
i* q1は、それぞれ回転磁束をd軸に一致させて考
えた回転座標系における磁化電流指令およびトル
ク電流指令であり、前記位相Φを基にしてベクト
ル回転器35により固定子座標系における電流指
令i〓* 1,i〓* 1に変換される。ベクトル回転器35の
出力として得られる電流指令i〓* 1,i〓* 1は二次磁束
成分Φ〓1,Φ〓1を作るための電流指令であり、これ
は2相−3相変換器36により三相電流指令i* q1
i* b1,i* c1に変換される。電力変換器2の出力電流
すなわち誘導電動機3の三相一次電流ial,ibl,icl
は、2相−3相変換器36から出力される三相電
流指令i* a1,i* B1,i* C1と加算器37,38,39に
おいて付合わされ、両者の偏差が零になるように
電力変換器2が制御される。
On the other hand, the secondary magnetic flux command Φ * 2 is obtained by the magnetizing current calculator 33
The torque command τ * is converted into a torque current command i * q1 by the torque current calculator 34 using also the secondary magnetic flux command Φ * 2 . Magnetizing current command i * d1 and torque current command
i * q1 are the magnetizing current command and torque current command in the rotating coordinate system, respectively, with the rotating magnetic flux aligned with the d-axis, and the current command in the stator coordinate system is generated by the vector rotator 35 based on the phase Φ. Converted to i〓 * 1 , i〓 * 1 . The current commands i〓 * 1 , i〓 * 1 obtained as the output of the vector rotator 35 are the current commands for creating the secondary magnetic flux components Φ〓 1 , Φ〓 1 , and this is the current command for the two-phase to three-phase converter. 36, the three-phase current command i * q1 ,
Converted to i * b1 , i * c1 . The output current of the power converter 2, that is, the three-phase primary current of the induction motor 3 i al , i bl , i cl
are added to the three-phase current commands i * a1 , i * B1 , i * C1 outputted from the two-phase to three-phase converter 36 in adders 37, 38, and 39, so that the deviation between the two becomes zero. Power converter 2 is controlled.

(発明が解決しようとする問題点) 第4図に示したすべり周波数型ベクトル制御装
置においては、磁化電流成分指令i* 1R、トルク電
流成分指令i* 1I、およびすべり周波数指令ω* Sを演
算する過程において、二次抵抗R2が直接関与す
る。しかるに二次抵抗R2は回転子の温度上昇と
ともに変化するので、それに対応し演算値と実際
値との間に差異を生じ、主磁束の応答が変化して
すべり周波数指令ω* Sの演算結果に重大な影響を
もたらし、本来のベクトル制御特性が維持できな
くなるという不都合がある。
(Problems to be Solved by the Invention) In the slip frequency type vector control device shown in Fig. 4, the magnetizing current component command i * 1R , the torque current component command i * 1I , and the slip frequency command ω * S are calculated. In this process, the secondary resistance R 2 is directly involved. However, since the secondary resistance R 2 changes as the rotor temperature rises, a corresponding difference occurs between the calculated value and the actual value, and the response of the main magnetic flux changes, causing the calculated result of the slip frequency command ω * S to change. This has the disadvantage that the vector control characteristics cannot be maintained.

第5図に示した磁束検出型ベクトル制御装置に
おいては、二次抵抗の影響を受けることはない
が、演算によつて得られるのは二次漏れインダク
タンスを無視したときの二次磁束すなわち空隙磁
束であつて、二次漏れインダクタンスの分だけ誤
差を伴うことになるという欠点がある。しかしな
がら磁束検出型ベクトル制御装置の場合、誘導電
動機の一次回路や二次回路の定数が変化しても、
磁束演算器への入力電圧val,vbl,vclおよび入力
電流ial,ibl,iclの変化として受止められ、それに
応じて磁束の演算結果が変わるので、パラメータ
の変化によるベクトル制御特性の低下は少ない。
In the magnetic flux detection type vector control device shown in Fig. 5, it is not affected by the secondary resistance, but what is obtained by calculation is the secondary magnetic flux when the secondary leakage inductance is ignored, that is, the air gap magnetic flux. However, it has the disadvantage that it involves an error corresponding to the secondary leakage inductance. However, in the case of a magnetic flux detection type vector control device, even if the constants of the primary circuit and secondary circuit of the induction motor change,
This is interpreted as a change in the input voltage v al , v bl , v cl and input current i al , i bl , i cl to the magnetic flux calculator, and the magnetic flux calculation result changes accordingly, so vector control based on parameter changes is possible. There is little deterioration in characteristics.

実装面で見ると、磁束検出器を設けることにつ
いてはセンサの精度および分解能に問題が多く、
磁束演算器を用いると、特に低速時に電圧歪みの
ために演算精度が低下するという問題があり、そ
のため十分な始動トルクを得ることが困難である
という実状にある。
From a mounting perspective, installing a magnetic flux detector has many problems with the accuracy and resolution of the sensor.
When a magnetic flux calculator is used, there is a problem in that calculation accuracy decreases due to voltage distortion, especially at low speeds, and as a result, it is difficult to obtain sufficient starting torque.

したがつて本発明は、二次抵抗R2の変化があ
つてもその影響を最少限にしか受けず、さらに始
動時をも含めて指令値通りのトルクを発生させ得
る誘導機の制御装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention provides a control device for an induction motor that is minimally affected by changes in the secondary resistance R 2 and can generate torque according to the command value even during starting. The purpose is to provide.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は、与えられた二次磁束指令を誘導機の
相互インダクタンスで除すことによつて直軸の磁
化電流指令を得る磁化電流演算手段と、与えられ
たトルク指令を二次磁束指令で除して得られた商
に基づいて直軸と直交する横軸のトルク電流指令
を算出するトルク電流演算手段と、誘導機の二次
抵抗とトルク電流指令との積を二次磁束指令で除
すことによつて得られた商に基づいてすべり周波
数指令を算出するすべり周波数演算手段と、磁化
電流指令およびトルク電流指令のベクトル合成に
対応する大きさ並びにすべり周波数指令に対応す
る位相の基づいて一次電流指令を形成する手段
と、この一次電流指令に従つて誘導機の一次電流
を制御する手段とを備えた誘導機の制御装置にお
いて、誘導機の実際の電圧、電流および誘導機定
数に基づいて実際の直軸二次磁束および横軸二次
磁束を算出する検出演算手段と、二次磁束指令と
検出演算手段によつて検出された直軸二次磁束と
の偏差を求める手段と、その偏差の大きさに応じ
た磁化電流補正信号を求める手段と、磁化電流指
令に磁化電流補正信号を加算することにより直軸
二次磁束誤差を減少させる手段と、ほぼ零に設定
される横軸磁束指令と検出演算手段によつて検出
された横軸二次磁束との偏差を求める手段と、そ
の偏差の大きさに応じたすべり周波数補正信号を
得る手段と、すべり周波数指令にすべり周波数補
正信号を加算することによりすべり周波数誤差を
減少させる手段とを設けたことを特徴とするもの
である。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides magnetizing current calculation means for obtaining a direct axis magnetizing current command by dividing a given secondary magnetic flux command by the mutual inductance of an induction machine, and a torque current calculation means for calculating a torque current command on a horizontal axis perpendicular to the direct axis based on the quotient obtained by dividing the torque command obtained by dividing the torque command by the secondary magnetic flux command; a slip frequency calculation means for calculating a slip frequency command based on a quotient obtained by dividing the product of In an induction machine control device comprising means for forming a primary current command based on a phase corresponding to a frequency command, and means for controlling the primary current of the induction machine in accordance with the primary current command, the actual A detection calculation means for calculating the actual direct axis secondary magnetic flux and horizontal axis secondary magnetic flux based on the voltage, current and induction machine constant, and a secondary magnetic flux command and the direct axis secondary magnetic flux detected by the detection calculation means. means for determining a deviation from the magnetizing current, means for determining a magnetizing current correction signal according to the magnitude of the deviation, and means for reducing a direct axis secondary magnetic flux error by adding the magnetizing current correction signal to the magnetizing current command; means for obtaining a deviation between the horizontal axis magnetic flux command set to approximately zero and the horizontal axis secondary magnetic flux detected by the detection calculation means; and means for obtaining a slip frequency correction signal according to the magnitude of the deviation; The present invention is characterized in that it includes means for reducing a slip frequency error by adding a slip frequency correction signal to a slip frequency command.

(作用) 本発明の制御装置によれば、従来のすべり周波
数型ベクトル制御におけるような電動機の定数に
基づく単なる予測制御を行うのではなく、直軸お
よび横軸の各磁束を所定の値に維持するような制
御ループを構成することにより、たとえ電動機定
数、すなわち二次抵抗などが変動しても、磁束制
御ループにより正常なベクトル制御を維持し、始
動時をも含めて指令値通りのトルクを発生させる
ことができる。
(Function) According to the control device of the present invention, instead of simply performing predictive control based on motor constants as in conventional slip frequency vector control, each magnetic flux on the vertical axis and the horizontal axis is maintained at a predetermined value. By configuring a control loop that does this, even if the motor constants, i.e., secondary resistance, etc. fluctuate, the magnetic flux control loop maintains normal vector control and maintains torque as per the command value, including during startup. can be generated.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すものである。(Example) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

主回路は、電力変換器2および誘導電動機3に
よつて構成されている。ここで電力変換器2とし
ては、サイクロコンバータ(C/C)が図記号的
に示されているが、これは整流器とインバータに
よつて置換えることもできる。誘導電動機3の回
転速度は速度検出器4によつて検出される。ま
た、誘導電動機3の一次電流ial,ibl,iclを検出す
るために電流検出器40,41,42が設けら
れ、これによつて検出された一次電流ial,ibl,icl
と、別途導かれる誘導電動機3の入力電圧val
vbl,vclとが検出値として制御装置50に導入さ
れる。制御装置50には二次磁束指令すなわち直
軸磁束指令Φ* 2およびトルク指令τ*も導入される。
The main circuit includes a power converter 2 and an induction motor 3. Although a cycloconverter (C/C) is symbolically shown here as the power converter 2, this can also be replaced by a rectifier and an inverter. The rotational speed of the induction motor 3 is detected by a speed detector 4. Further, current detectors 40, 41, 42 are provided to detect the primary currents i al , i bl , i cl of the induction motor 3, and the detected primary currents i al , i bl , i cl
and the input voltage v al of the induction motor 3 which is separately derived,
v bl and v cl are introduced into the control device 50 as detected values. A secondary magnetic flux command, that is, a direct axis magnetic flux command Φ * 2 and a torque command τ * are also introduced into the control device 50.

本発明が従来の考え方と大きく異なるのは、磁
化電流指令i* d1およびすべり周波数指令ω* Sの作り
方にあり、以下に述べるように両者ともフイード
フオワード制御とフイードバツク制御とが併用さ
れているところにある。
The major difference between the present invention and the conventional concept lies in how the magnetizing current command i * d1 and the slip frequency command ω * S are created, and as described below, both use a combination of feedback control and feedback control. It's where you are.

磁化電流指令i* d1についてみると、従来は直軸
磁束指令Φ* d2が決まれば、それに対応する磁化電
流指令i* d1も一義的に決定されるものと考えてい
た。しかし、現実問題としては、磁気飽和により
相互インダクタンスMが変化すると、 M・i* d1=Φ* d2 ……(1) の関係から、磁化電流指令i* d1の算出に直接的な
影響を及ぼす。したがつて、単に(1)式のような演
算を施しても実際の電動機の磁束Φd2が指令値通
りに発生しているという保障は全く無い。そこで
(1)式から求めた磁化電流指令i* d10に、減算器51
で得た磁束偏差Φ* d2−Φd2を制御器52を通すこ
とにより形成した磁化電流補正信号Δi* d1を加算器
53によつて加算することにより補正磁化電流指
令i* d1を得る。すなわち、 i* d1=i* d10+Δi* d1 ……(2) すべり周波数指令ω* Sについても同様なことが
言える。従来の考え方によれば、トルク指令τ*
らトルク電流演算器34において i* q1=(L2/M)・(τ*/Φ* d2) ……(3) によりトルク電流を求め、さらにすべり周波数指
令ω* Sを ω* S=(M/L2)・(R2・Φ* d2)・(i* q1)……(4) によつて与える。前記の直軸磁束制御の結果、実
際の磁束Φd2も磁束指令Φ* d2に一致したとすると
(3)式からトルク電流指令i* q1は誤差を含むことは
ない。しかし、二次抵抗R2が変動したとすると、
(4)式からすべり周波数指令ω* Sは二次抵抗R2の変
動分に相当する誤差を含むことになり、正しいす
べり周波数指令を与えることができなくなる。こ
の原因は、二次磁束の位置を直軸とし、それと直
交する位置、すなわち磁束零となる位置を横軸と
するように定義し、(4)式の関係を導出したにもか
かわらず、実際の電動機においてそれが保障され
ないところにある。この問題を解決するために本
発明においては、(4)式で与えられるすべり周波数
をすべり周波数演算器55によつて演算し、その
出力をω* S0とし、さらに横軸磁束指令Φ* q2として零
を与え、実際の横軸磁束Φq2が指令値に追従する
ように制御器56を介してすべり周波数補正信号
Δω* Sを求め、これを加算器57により前記ω* S0
加算して実際のすべり周波数指令ω* Sを作る。す
なわち ω* S=ω* S0+Δω* S ……(5) 以上の考えに基づいて構成されたのが第1図の
制御装置である。
Regarding the magnetizing current command i * d1 , it has conventionally been thought that once the direct axis magnetic flux command Φ * d2 is determined, the corresponding magnetizing current command i * d1 is also uniquely determined. However, as a practical matter, when the mutual inductance M changes due to magnetic saturation, it directly affects the calculation of the magnetizing current command i * d1 from the relationship M・i * d1 = Φ * d2 ... (1) . Therefore, even if calculations such as equation (1) are simply performed, there is no guarantee that the actual magnetic flux Φ d2 of the motor is generated according to the command value. Therefore
Subtractor 51 adds magnetizing current command i * d10 obtained from equation (1).
A corrected magnetizing current command i * d1 is obtained by adding, by an adder 53, a magnetizing current correction signal Δi * d1 formed by passing the magnetic flux deviation Φ * d2 −Φ d2 obtained in the above through a controller 52. That is, i * d1 = i * d10 + Δi * d1 (2) The same can be said about the slip frequency command ω * S. According to the conventional way of thinking, the torque current is calculated from the torque command τ * by i * q1 = (L 2 /M)・(τ ** d2 ) ...(3) in the torque current calculator 34, and then the The frequency command ω * S is given by ω * S = (M/L 2 )・(R 2・Φ * d2 )・(i * q1 ) (4). Assuming that as a result of the above direct axis magnetic flux control, the actual magnetic flux Φ d2 also matches the magnetic flux command Φ * d2 .
From equation (3), torque current command i * q1 does not include any error. However, if the secondary resistance R 2 fluctuates,
From equation (4), the slip frequency command ω * S includes an error corresponding to the variation in the secondary resistance R 2 , making it impossible to give a correct slip frequency command. The reason for this is that even though we defined the position of the secondary magnetic flux as the vertical axis and the position orthogonal to it, that is, the position where the magnetic flux is zero, as the horizontal axis, and derived the relationship in equation (4), This is not guaranteed in most electric motors. In order to solve this problem, in the present invention, the slip frequency given by equation (4) is calculated by the slip frequency calculator 55, and its output is set as ω * S0 , and further, the horizontal axis magnetic flux command Φ * q2 is set as A slip frequency correction signal Δω * S is obtained via the controller 56 so that the actual horizontal axis magnetic flux Φ q2 follows the command value, and this is added to the above-mentioned ω * S0 by the adder 57 to calculate the actual value. Create the slip frequency command ω * S. That is, ω * S = ω * S0 + Δω * S (5) The control device shown in FIG. 1 is constructed based on the above idea.

第1図の制御装置においては、二次磁束の位置
が直軸、それと直交する位置が横軸になるように
すべり周波数指令ω* Sをフイードバツク系により
微調整し、二次磁束すなわち直軸磁束の大きさ
Φd2もその指令値Φ* d2に一致するように閉ループ
系を構成している。このようなフイードバツク系
で基本的なベクトル制御が実現できるわけである
が、過渡時の速応性を改善するために磁化電流演
算器33およびすべり周波数演算器55を併用し
ている。
In the control device shown in Fig. 1, the slip frequency command ω * S is finely adjusted by the feedback system so that the position of the secondary magnetic flux is on the vertical axis and the position orthogonal to it is on the horizontal axis, and the secondary magnetic flux, that is, the vertical axis magnetic flux is A closed loop system is configured such that the size Φ d2 also matches the command value Φ * d2 . Although basic vector control can be realized with such a feedback system, the magnetizing current calculator 33 and the slip frequency calculator 55 are used together in order to improve the quick response during transient times.

磁化電流補正信号Δi* d1を得るのに用いる磁束
Φd2、およびすべり周波数補正信号Δω* Sを得るの
に用いる磁束Φq2は、磁束演算器31により演算
によつて求められる。この磁束演算器31につい
ては後述する。
The magnetic flux Φ d2 used to obtain the magnetizing current correction signal Δi * d1 and the magnetic flux Φ q2 used to obtain the slip frequency correction signal Δω * S are calculated by the magnetic flux calculator 31. This magnetic flux calculator 31 will be described later.

一次電流指令i* d1、i* q1およびすべり周波数指令
ω* Sが(2),(3),(5)式で与えられると、その後のベ
クトル制御演算は従来の考え方と同様である。す
なわち、ベクトル変換器54によつて直軸電流指
令i* d1および横軸電流指令i* q1を回転座標上におけ
る一次電流の絶対値i* 1と位相θ*に変換する。一
方、すべり周波数指令ω* Sと、回転子の角周波数
ωrを加算器58によつて加算し、積分器59に
よつて位相Φ*を求める。この位相Φ*は静止2軸
上で見た磁束の位置(d軸の位置)を示してお
り、位相Φ*と位相θ*の和すなわちθ* 1=Φ*+θ*
静止2軸上で見た一次電流i* 1の位相である。極座
標表示された一次電流i* 1ej* 1を2相/3相変換器
36により三相に変換し、a,b,c各相の相電
流指令i* a1,i* b1,i* c1を作り、電流検出器40〜4
2で検出された一次電流ial,ibl,iclとの偏差を減
算器37,38,39で得て、その偏差を零とす
るように電力変換器2を制御する。
When the primary current commands i * d1 , i * q1 and slip frequency command ω * S are given by equations (2), (3), and (5), the subsequent vector control calculations are the same as the conventional concept. That is, the vector converter 54 converts the direct axis current command i * d1 and the horizontal axis current command i * q1 into the absolute value i * 1 and phase θ * of the primary current on the rotation coordinate. On the other hand, an adder 58 adds the slip frequency command ω * S and the rotor angular frequency ωr , and an integrator 59 calculates the phase Φ * . This phase Φ * indicates the position of the magnetic flux (d-axis position) as seen on the two stationary axes, and the sum of the phase Φ * and the phase θ * , that is, θ * 1 = Φ * + θ *, is the position of the magnetic flux on the two stationary axes. is the phase of the primary current i * 1 seen. The primary current i * 1 e j* 1 displayed in polar coordinates is converted into three phases by the two-phase/three-phase converter 36, and the phase current commands for each phase of a, b, and c are obtained as i * a1 , i * b1 , i * Make c1 , current detector 40~4
Subtractors 37, 38, and 39 obtain the deviations from the primary currents i al , i bl , and i cl detected in step 2, and control power converter 2 so as to make the deviations zero.

次に、磁束Φd2,Φq2の演算法または推定法に
ついて説明する。
Next, a method of calculating or estimating the magnetic fluxes Φ d2 and Φ q2 will be explained.

電動機の固定子に磁束センサを取付けて固定子
2軸(α軸、β軸)の磁束を検出することもでき
るが、磁束センサを取付けなくとも演算または推
定によつて得ることができる。第1図の磁束演算
器31はこのような機能を果たすために設けられ
ている。この磁束演算器31を、第2図および第
3図を参照して、より詳細に説明する。
Although it is possible to attach a magnetic flux sensor to the stator of the electric motor to detect the magnetic flux of the two stator axes (α-axis and β-axis), the magnetic flux can be obtained by calculation or estimation without attaching a magnetic flux sensor. The magnetic flux calculator 31 shown in FIG. 1 is provided to perform such a function. This magnetic flux calculator 31 will be explained in more detail with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は磁束演算器31の内部構成を示すもの
である。誘導電動機3に供給される三相電圧val
vbl,vclを表す信号を3相/2相変換器60に、
また三相電流ial,ibl,iclを表す信号を3相/2相
変換器61にそれぞれ導入し、周知の手法で固定
子2軸(α軸、β軸)の系に変換する。変換後の
α軸、β軸上の電圧および電流をそれぞれv〓l
v〓lおよびi〓l,i〓lと表すと、二次磁束のα軸成分Φ
l
およびβ軸成分Φ〓lは次のようにして計算される。
FIG. 2 shows the internal configuration of the magnetic flux calculator 31. The three-phase voltage v al supplied to the induction motor 3,
Signals representing v bl and v cl are sent to the three-phase/two-phase converter 60,
Further, signals representing three-phase currents i al , i bl , and i cl are respectively introduced into a three-phase/two-phase converter 61 and converted into a stator two-axis (α-axis, β-axis) system using a well-known method. The voltage and current on the α-axis and β-axis after conversion are respectively v〓 l ,
Expressed as v〓 l and i〓 l , i〓 l , the α-axis component of the secondary magnetic flux Φ
l
and β-axis component Φ〓 l are calculated as follows.

Φ〓l=∫(V〓1−i〓1・R11(di〓1/dt))dt
……(6) Φ〓1=∫(v〓1−i〓1・R11(di〓1/dt))dt
……(7) (6),(7)式の演算は積分器62によつて行われ
る。なお、R1は一次抵抗、1は一次漏れインダ
クタンスである。
Φ〓 l =∫(V〓 1 −i〓 1・R 11 (di〓 1 /dt)) dt
……(6) Φ〓 1 =∫(v〓 1 −i〓 1・R 11 (di〓 1 /dt)) dt
...(7) The calculations of equations (6) and (7) are performed by the integrator 62. Note that R 1 is the primary resistance, and 1 is the primary leakage inductance.

さらに積分器62の出力を、一方では開平器6
3に導くことにより合成磁束Φ2を求め、他方で
は、合成磁束Φ2とともに2相(αβ軸)/2相
(dq軸)変換器64に与える。変換器64におい
ては、固定子2軸上の磁束との同期速度で回転す
る回転2軸(dq軸)上に変換するもので、次の
形の行列計算が実行される。
Furthermore, the output of the integrator 62 is
3 to obtain the composite magnetic flux Φ 2 , and on the other hand, it is applied to the two-phase (αβ-axis)/two-phase (dq-axis) converter 64 together with the composite magnetic flux Φ 2 . The converter 64 converts the magnetic flux onto two rotating axes (dq axes) that rotate at a synchronous speed with the magnetic flux on the two stator axes, and performs matrix calculations in the following form.

Φd2 Φq2= cosΦ* sinΦ* −sinΦ* cosΦ*Φ〓1 Φ〓1 ……(8) ただし、Φ*は積分器59からの出力位相であ
る。
Φ d2 Φ q2 = cosΦ * sinΦ * −sinΦ * cosΦ * Φ〓 1 Φ〓 1 (8) where Φ * is the output phase from the integrator 59.

このようにして得られた直軸磁束Φd2は、第1
図における直軸磁束制御系のフイードバツク信号
として用いられ、減算器51において直軸磁束指
令Φ* d2と比較され、すでに述べた所定の制御動作
を行う。また横軸磁束Φq2は、第1図において減
算器48で横軸磁束指令(通常は零)Φ* q2と付合
わされ、その偏差に応じてすべり周波数指令の補
正を行う。
The direct axis magnetic flux Φ d2 obtained in this way is the first
It is used as a feedback signal for the direct axis magnetic flux control system in the figure, and is compared with the direct axis magnetic flux command Φ * d2 in the subtracter 51 to perform the predetermined control operation described above. Further, the horizontal axis magnetic flux Φ q2 is combined with the horizontal axis magnetic flux command (usually zero) Φ * q2 by a subtracter 48 in FIG. 1, and the slip frequency command is corrected according to the deviation.

第3図は電動機システム70を状態方程式で表
現し、状態観測器を用いて磁束Φd2,Φq2を推定
する場合の説明図である。電動機システムは回転
座標(d,q)軸上で状態方程式を作るものとす
る。入力は電圧u3=vdlおよびu4=vqlであつて、
状態変数は直軸磁束x1=Φd2、横軸磁束x2=Φq2
一次電流の直軸成分x3=idl、横軸成分x4=iqlとす
る。このとき、状態方程式と出力方程式は次のよ
うに表現される。
FIG. 3 is an explanatory diagram when the motor system 70 is expressed by a state equation and the magnetic fluxes Φ d2 and Φ q2 are estimated using a state observation device. It is assumed that the electric motor system creates an equation of state on the rotating coordinate (d, q) axes. The inputs are voltages u 3 = v dl and u 4 = v ql ,
The state variables are direct axis magnetic flux x 1 = Φ d2 , horizontal axis magnetic flux x 2 = Φ q2 ,
It is assumed that the direct axis component of the primary current x 3 = i dl and the horizontal axis component x 4 = i ql . At this time, the state equation and output equation are expressed as follows.

x・1 x・2 x・3 x・4=A11A12 A21A22x1 x2 x3 x4+1/σL1o o u3 u4 ……(9) ただし、σは漏れ計数、L1は一次自己インダ
クタンスである。
x・1 x・2 x・3 x・4 =A 11 A 12 A 21 A 22 x 1 x 2 x 3 x 4 +1/σL 1 o o u 3 u 4 ...(9) However, σ is the leakage count , L 1 is the primary self-inductance.

y=0010 0001x1 x2 x3 x4 ……(10) このマトリツクスの要素A11,A12,A21,A22
は電動機の定数で与えられる。(10)式で表される出
力方程式から分るように、電流idl(=x3)、iql(=
x4)は検出することができるが、二次磁束Φd2
(=x1),Φq2(=x2)は検出することができない
ので、第3図の構成を有する状態観測器により推
定する。状態観測器は現代制御理論の分野でしば
しば応用される手法であるが、おおよそ、次のよ
うな考え方で構成される。
y=0010 0001x 1 x 2 x 3 x 4 ...(10) Elements of this matrix A 11 , A 12 , A 21 , A 22
is given by the constant of the motor. As can be seen from the output equation expressed by equation (10), the currents i dl (=x 3 ), i ql (=
x 4 ) can be detected, but the secondary magnetic flux Φ d2
(=x 1 ) and Φ q2 (=x 2 ) cannot be detected, so they are estimated by a state observation device having the configuration shown in FIG. The state observer is a method often applied in the field of modern control theory, and it is roughly composed of the following ideas.

(9)式においてx3,x4は検出されるので、これを
入力とみなしてx1,x2に関する状態方程式に書き
直すと、 x・1 x・2=〔A11〕x1 x2+〔A12〕X3 X4 ……(11) (11)式において右辺の第2項のような入力が与
えられたとき、x1,x2が決定できれば状態観測器
が構成できる。x1に関する新しい変数をZ1,x2
関するそれをZ2として状態観測器を構成したもの
が第3図の右半分に示したものであり、積分器7
3、フイードバツク行列A^、係数行列B^を備えて
いる。(11)式をそのまま用いないで新たな変数Z
に関する積分器を用い、A^,B^なる定数を導入し
たのは、内部構造が同一で収束ができるだけ早く
なるようにA^の固有値を求め、状態量のレベル合
せのためにB^を導入したと考えればよい。Zが収
束すればZ1,Z2は変数x1,x2に関係する量を推定
できたことになり、定数マトリツクスC^を通すと
直軸磁束の推定値x^1,横軸磁束の推定値x^2が求め
られる。一次電流のd軸成分およびq軸成分idl
iqlは検出されているので、マトリツクスD^により
レベル合せだけしてそのまま出力される。
In equation (9), x 3 and x 4 are detected, so if we consider these as inputs and rewrite the state equation regarding x 1 and x 2 , we get x・1 x・2 = [A 11 ] x 1 x 2 + [ A 12 ] X 3 The right half of Figure 3 shows the state observer configured with the new variable for x 1 as Z 1 and the new variable for x 2 as Z 2 , and the integrator 7
3. It is equipped with a feedback matrix A^ and a coefficient matrix B^. (11) Instead of using equation (11) as is, we create a new variable Z.
The reason for introducing constants A^ and B^ using an integrator with respect to Just think that you did. If Z converges, it means that Z 1 and Z 2 have estimated the quantities related to the variables x 1 and x 2 , and when passed through the constant matrix C^, the estimated value of the direct axis magnetic flux x^ 1 and the horizontal axis magnetic flux The estimated value x^ 2 is found. The d-axis and q-axis components of the primary current i dl ,
Since i ql has been detected, it is output as is after level adjustment using matrix D^.

第3図の状態観測器により二次磁束の直軸成分
Φd2(=^x1)と横軸成分Φq2(=^x2)を演算に
より求めることができるので、すでに説明したよ
うに、第1図の磁束制御用フイードバツク信号と
して用いることができる。
Since the direct axis component Φ d2 (=^x 1 ) and the horizontal axis component Φ q2 (=^x 2 ) of the secondary magnetic flux can be calculated by using the state observation device shown in Fig. 3, as already explained, It can be used as a feedback signal for magnetic flux control in FIG.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明は、回転座標(d,q
軸)上で直軸磁束および横軸磁束のフイードバツ
クループを構成し、速応性を改善するために直軸
磁束指令とトルク指令とから決定されるすべり周
波数指令をフイードフオワード的に与えることを
特徴とし、これによりパラメータ、特に二次抵抗
の変動を自動的に修正し高精度のベクトル制御を
実現し得る誘導機の制御装置を提供することがで
きる。
As described above, the present invention provides rotating coordinates (d, q
A feedback loop of direct-axis magnetic flux and horizontal-axis magnetic flux is formed on the shaft), and a slip frequency command determined from the direct-axis magnetic flux command and torque command is given in a feedback manner to improve quick response. With this feature, it is possible to provide an induction machine control device that can automatically correct fluctuations in parameters, especially secondary resistance, and realize highly accurate vector control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1図における磁束演算器の一構成例を
示すブロツク図、第3図は第2図の磁束演算器の
代替手段として使用される磁束推定器の構成図、
第4図は従来の制御装置の一構成例を示すブロツ
ク図、第5図は従来の他の制御装置の構成例を示
すブロツク図である。 2……電力変換器、3……誘導電動機、4……
速度検出器、31……磁束演算器、33……磁化
電流演算器、34……トルク電流演算器、35…
…ベクトル回転器、36……2相/3相変換器、
52,56……制御器、59……積分器。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing an example of the configuration of the magnetic flux calculator in FIG. 1; FIG. 3 is a block diagram of a magnetic flux estimator used as an alternative to the magnetic flux calculator in FIG. 2;
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a conventional control device, and FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of another conventional control device. 2...Power converter, 3...Induction motor, 4...
Speed detector, 31... Magnetic flux calculator, 33... Magnetizing current calculator, 34... Torque current calculator, 35...
...vector rotator, 36...2-phase/3-phase converter,
52, 56...Controller, 59...Integrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 与えられた二次磁束指令を誘導機の相互イン
ダクタンスで除すことによつて直軸の磁化電流指
令を得る磁化電流演算手段と、与えられたトルク
指令を前記二次磁束指令で除して得られた商に基
づいて前記直軸と直交する横軸のトルク電流指令
を算出するトルク電流演算手段と、誘導機の二次
抵抗と前記トルク電流指令との積を前記二次磁束
指令で除すことによつて得られた商に基づいてす
べり周波数指令を算出するすべり周波数演算手段
と、前記磁化電流指令およびトルク電流指令のベ
クトル合成に対応する大きさ並びに前記すべり周
波数指令に対応する位相の基づいて一次電流指令
を形成する手段と、この一次電流指令に従つて誘
導機の一次電流を制御する手段とを備えた誘導機
の制御装置において、 前記誘導機の実際の電圧、電流および誘導機定
数に基づいて実際の直軸二次磁束および横軸二次
磁束を算出する検出演算手段と、 前記二次磁束指令と前記検出演算手段によつて
検出された直軸二次磁束との偏差を求める手段
と、 その偏差の大きさに応じた磁化電流補正信号を
求める手段と、 前記磁化電流指令に前記磁化電流補正信号を加
算することにより直軸二次磁束誤差を減少させる
手段と、 ほぼ零に設定される横軸磁束指令と前記検出演
算手段によつて検出された横軸二次磁束との偏差
を求める手段と、 その偏差の大きさに応じたすべり周波数補正信
号を得る手段と、 前記すべり周波数指令に前記すべり周波数補正
信号を加算することによりすべり周波数誤差を減
少させる手段と を設けたことを特徴とする誘導機の制御装置。
[Scope of Claims] 1. Magnetizing current calculation means for obtaining a direct axis magnetizing current command by dividing a given secondary magnetic flux command by the mutual inductance of an induction machine; a torque current calculating means for calculating a torque current command on a horizontal axis orthogonal to the direct axis based on the quotient obtained by dividing by the magnetic flux command; a slip frequency calculation means for calculating a slip frequency command based on a quotient obtained by dividing by a secondary magnetic flux command, and a magnitude corresponding to a vector combination of the magnetizing current command and the torque current command and the slip frequency An induction machine control device comprising: means for forming a primary current command based on a phase corresponding to the command; and means for controlling a primary current of the induction machine in accordance with the primary current command. detection calculation means for calculating actual direct axis secondary magnetic flux and horizontal axis secondary magnetic flux based on the voltage, current and induction machine constant; means for determining the deviation from the secondary magnetic flux; means for determining a magnetizing current correction signal according to the magnitude of the deviation; and reducing the direct axis secondary magnetic flux error by adding the magnetizing current correction signal to the magnetizing current command. means for determining the deviation between the horizontal axis magnetic flux command set to approximately zero and the horizontal axis secondary magnetic flux detected by the detection calculation means, and a slip frequency correction signal corresponding to the magnitude of the deviation. and means for reducing a slip frequency error by adding the slip frequency correction signal to the slip frequency command.
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