JPH06113591A - 速度センサレスベクトル制御方法 - Google Patents

速度センサレスベクトル制御方法

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JPH06113591A
JPH06113591A JP4262623A JP26262392A JPH06113591A JP H06113591 A JPH06113591 A JP H06113591A JP 4262623 A JP4262623 A JP 4262623A JP 26262392 A JP26262392 A JP 26262392A JP H06113591 A JPH06113591 A JP H06113591A
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JP
Japan
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speed
command
voltage
power failure
estimated
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JP4262623A
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English (en)
Inventor
Takashi Kodama
貴志 小玉
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 速度センサレスベクトル制御において、補償
動作時間が長く、速度指令変動による不安定状態を伴わ
ない瞬時停電時の補償技術を提供する。 【構成】 停電検出部23は電源を常時監視している。
停電検出後Vdc<Vref2となった時点で補償動作指令を
出力する。スイッチ26がオフとなる。トルク電流指令
1q*が無効化する。すべり周波数指令ωsが零とな
る。PI調節器24が検出直流電圧Vdcの降下分に対応
する信号を出力する。この信号を加算器25が誤差電流
ΔI1qに加算する。加算結果を用いて速度推定演算部1
1が推定速度ωrを演算する。インバータ直流電圧が一
定に制御される。復電時、停電検出部23が補償動作指
令をオフにする。PI調節器24が動作を停止する。ス
イッチ26がオフとなる。クッション回路12は補償動
作中の推定速度ωrをチャージしている。クッションに
従ってモータがスムーズに加速する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、検出した電動機電流
を用いて推定速度を演算し、該推定速度を用いて三相電
動機に非同期PWM制御によるベクトル制御を行う速度
センサレスベクトル制御方法に係わり、特に瞬時停電時
の動作補償を改善したものに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、誘導電動機の速度センサレスベ
クトル制御は、電動機電流を検出して回転直交座標変換
を行い、演算により電動機速度を推定し、速度センサを
用いずに電動機の速度制御を行うものである。
【0003】従来の速度センサレスベクトル制御を図5
に示す(特開平2−262887号公報参照)。電圧形
ベクトル演算部1は、電動機励磁電流指令I1d*、電動
機トルク電流指令I1qおよびインバータ出力周波数ωs
から電動機一次d軸およびq軸巻線電圧指令vidおよび
iqを演算する。PWM制御インバータ2は、この電圧
指令vid*,viq*に基づいてかご形誘導電動機3を速
度制御する。電流検出器4は電動機3の相電流IU,IV,
Wを検出し、座標変換部5はこの相電流IU,IV,IW
を回転座標d−qによる電流I1d,I1qに変換する。減
算器6,7は電流I1d,I1qの誤差成分ΔI1d,ΔI1q
を求め、誤差磁束演算部8は誤差電流ΔI1d,ΔI1q
らq軸磁束誤差成分Δλ2qを求める。磁束位相補償演算
部9は誤差成分Δλ2qを用いて誤差位相角Δθを求め
る。加算器10は、制御された出力電圧の位相角θと誤
差位相角Δθを突き合わせて位相角信号θ′を求める。
【0004】速度推定演算部11は誤差電流ΔI1qから
速度推定誤差成分Δωrを求め、この速度推定誤差成分
Δωrを積分して推定速度ωrを求める。クッション回路
12は、速度指令ωrの変化時の影響を緩和する。減算
器13は、速度指令ωr*′と推定速度ωrとを突き合わ
せる。速度制御増幅器14は、速度指令ωr*′と推定
速度ωrの偏差を比例積分してトルク電流指令I1qを求
める。演算部15は、磁束指令電流I1dとトルク指令電
流I1qとにより滑り周波数SSlidを演算する(τ2=L2
/R2 )。加算器16は、推定回転速度ωrと滑り周波
数SSlidを突き合わせて出力周波数ωsを出力する。変
換回路17は、出力周波数ωsを位相角θに変換する。
【0005】上記のように、この制御方法では、励磁電
流指令I1d*やトルク電流指令I1q*、モータ定数、速
度指令ωr*からモータのモデル電圧V1d*,V1q*を
演算し、このモデル電圧V1d*,V1q*から非同期PW
M演算を行ってインバータ制御を行う。このとき、トル
ク電流I1qを検出してトルク電流指令I1q*との誤差成
分ΔI1qを演算し、この誤差成分ΔI1qから速度ωr
推定している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところでインバータ装
置は、瞬時停電が発生すると直流側主回路電圧が降下し
始め、これが制御可能な電圧値以下まで降下すると運転
継続が不可能になる。通常は、直流電圧の降下時間をで
きるだけ長くすることで瞬時停電に対処している。具体
的には、直流側電解コンデンサ容量を大きくしておく手
法や、直流電圧がしきい値以下に降下したときにモータ
を回生制御する手法がとられていた。
【0007】しかしながらこれらの手法では、設計上の
観点から直流側コンデンサの大容量化に限度がある等の
理由で、補償動作時間を長くするにも限度があった。特
に、速度センサレス制御の場合、回生制御により補償動
作を行うと、制御切り替えの際にモータが不安定な状態
となり、トルクや速度に悪影響が生じるといった不都合
が懸念される。
【0008】この発明は、かかる問題点に鑑み、電動機
電流をフィードバックして速度推定を行う速度センサレ
スベクトル制御において、瞬時停電の際の補償動作を良
好に行える技術、すなわち補償動作時間が長く、しかも
制御切り替え時の過渡的な不安定状態を抑えられる技術
を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用】この発明は、
上記目的を達成するために、検出電動機電流を用いて推
定速度を演算し、該推定速度および速度指令の偏差を用
いてトルク電流指令を演算し、該トルク電流指令および
励磁電流指令を用いてすべり周波数を演算し、前記推定
速度およびすべり周波数を用いて一次速度を演算し、励
磁電流指令、トルク電流指令および一次速度を用いてベ
クトル演算を行うことにより励磁電圧指令およびトルク
電圧指令を演算し、該励磁電圧指令およびトルク電圧指
令を用いて三相誘導機を制御する方法において、次の手
段を講じる。
【0010】すなわち電源電圧を常時監視し、停電を検
出すると、インバータ直流電圧が許容下限値に下降する
までインバータ内部の直流側コンデンサによる補償作用
を利用して補償動作を行う。そしてインバータ直流電圧
が許容下限値を下回るまで電源が復電しなかった場合、
補償動作モードを選択して回生制御による補償動作を行
う。この補償動作モードでは、トルク電流指令を無効化
すると共に、直流電圧降下に伴って推定速度を減少方向
に補正し、インバータ直流電圧を一定に保持するように
回生制御を行う。
【0011】電源が復電すると、直流電圧補正動作モー
ドから定常制御モードに復帰するが、この際、直流電圧
補償動作モードにおける推定速度を基準として速度指令
を緩衝しながら加速することとし、速度指令変動時の過
渡的な不安定状態に陥らないようにする。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図1
は、この実施例に係る電動機制御装置を示す。従来と同
じあるいは相当する部分には同一の符号を付して説明を
省略する。
【0013】インバータ2−2は、電源18からの交流
入力を順変換する順変換部19と、順変換部19の出力
を平滑する直流側電解コンデンサ20と、平滑された直
流電圧を逆変換する逆変換部21とからなる。このイン
バータ2−2には、直流側電解コンデンサ20の両端電
圧を検出する直流電圧検出部22が付設されている。
【0014】停電検出部23は、検出直流電圧Vdcと三
相交流入力電圧eu,ev,ewとを入力として停電を検
出し、補償動作指令を出力するものである。PI調節器
24は、補償動作指令を受けて動作し、設定直流電圧V
dc*と検出直流電圧Vdcとを突き合わせて比例積分する
ものである。加算器25は、速度推定演算部11の前段
に挿入され、PI調節器24の出力を逆極性にして誤差
電流ΔI1qに加算し、この加算結果を速度推定演算部1
1に出力するものである。スイッチ26は速度アンプ1
4の出力段に挿入され、補償動作指令を受けてオンする
常開型の接点要素である。また、クッション回路12
は、補償動作中に推定速度ωrをチャージするものとす
る。
【0015】停電検出部23の詳細を図2に示す。整流
回路27は、整流器や平滑コンデンサを有し、交流入力
電圧eu,ev,ewを整流して全波整流出力S1を発生
するものである。電圧比較器28は、全波整流出力S1
を参照電圧(停電検出しきい電圧)Vref1と比較して停
電を検出し、停電検出信号S2を出力するものである。
電圧比較器29は、検出直流電圧Vdcを参照電圧(基準
電圧)Vref2と比較して直流電圧降下検出信号S3を出
力するものである。アンド回路30は、検出信号S2,
S3のアンドをとってトリガ信号S4を出力するもので
ある。フリップフロップ31は、検出信号S3の出力時
に動作が許容され、トリガ信号S4を受けて補償動作指
令信号S5の出力を開始するものである。
【0016】次にこの装置の動作を説明する。図3は、
停電検出部23における各部の信号を示す。停電が発生
すると、電圧比較器28がこれを検出して停電検出信号
S2を出力(Hレベルとする)し、フリップフロップ3
1の動作が許容される。停電発生後、直流側電解コンデ
ンサ20のチャージ電圧により補償されて直流電圧は徐
々に降下する。検出直流電圧Vdcが基準電圧Vref2を下
回る以前に交流入力eu,ev,ewが復電した場合は、
停電検出信号S2がLレベルとなって定常状態に戻る。
検出直流電圧Vdcが基準電圧Vref2を下回るまで降下す
ると、電圧比較器29が直流電圧降下検出信号S3を出
力し、アンド回路30がトリガ信号S4を出力する。フ
リップフロップ31はこのトリガ信号S4のエッジ(立
ち上がり)を検出して補償動作指令信号S5を出力す
る。
【0017】本制御装置の各部の信号を図4に示す。補
償動作指令信号S5が出力されると、スイッチ26がオ
フとなってトルク電流指令I1q*の出力が阻止され、す
べり周波数指令ωsが零となる。この一方で、PI調節
器24の動作が許容され、PI調節器24は検出直流電
圧Vdcと設定直流電圧Vdc*との偏差に基づく補正成分
を出力する。この補正成分は加算器25により誤差電流
電流ΔI1qに加算され、速度推定演算部11はこの加算
結果を用いて推定速度ωrを演算する。このことにより
制御モードは、直流電圧一定モードの回生制御に切り替
わる。すなわちこの状態では、検出直流電圧Vdcが低下
すると、その低下に伴って推定速度ωrが減少し、出力
周波数がモータ速度より小さくなってモータからエネル
ギーが回生され、直流電圧が増加する。この動作は検出
直流電圧Vdcと設定直流電圧Vdc*とが一致するように
行われる。この回生制御の間、推定速度およびモータ速
度は徐々に低下するが、モータが停止する直前まで直流
電圧を設定直流電圧Vdc*に維持できる。
【0018】この後、交流入力eu,ev,ewが復電す
ると、停電検出部23がこれを検出して補償動作指令信
号S5をオフとする。これにより、PI調節器24の演
算動作が停止すると共に、スイッチ26がオフとなって
速度アンプ14が出力するトルク電流指令I1q*が有効
となる。したがって復電と同時に直流電圧の補償動作が
終了して制御モードが定常運転モードに復帰する。復帰
直後は、モータ速度が低下しているため、モータ速度を
設定速度まで加速することになる。ここで、クッション
回路12は補償動作中の推定速度ωrをチャージしてい
るので、復帰直後の加速はクッションに従って滑らかに
行われ、速度指令の変動に伴う不安定状態を回避でき
る。
【0019】
【発明の効果】この発明によれば、以上説明した構成に
より、次に記載する効果を奏する。
【0020】(1)瞬時停電が発生した場合、直流電圧
を一定に保持するように推定速度を制御するので、従来
よりも停電時の運転補償時間が長くなる。
【0021】(2)瞬時停電が発生した場合であっても
停電が短時間の場合は、直流側コンデンサの蓄積エネル
ギーだけで運転補償を行い、トルクや速度への影響を避
けることができる。
【0022】(3)補償動作中の推定速度をクッション
回路にチャージしておくので、定常制御モードに復帰し
た際、クッションに従って滑らかに加速することがで
き、速度指令の急変に伴う不安定状態を招くことなく、
スムーズな復帰動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る電動機制御装置を示
すブロック図。
【図2】停電検出部の詳細を示す説明図。
【図3】補償動作時における停電検出部の各部の信号を
示すタイムチャート。
【図4】補償動作時における電動機制御装置の各部の信
号を示すタイムチャート。
【図5】従来の速度センサレスベクトル制御による電動
機制御装置を示すブロック図。
【符号の説明】
12…クッション回路 23…停電検出部 24…PI調節器 25…加算器 26…スイッチ 27…整流回路 28…交流入力電圧eu,ev,ewを監視する電圧比較
器 29…検出直流電圧Vdcを監視する電圧比較器 30…アンド回路 31…フリップフロップ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 検出電動機電流を用いて推定速度を演算
    し、該推定速度および速度指令の偏差を用いてトルク電
    流指令を演算し、該トルク電流指令および励磁電流指令
    を用いてすべり周波数を演算し、前記推定速度およびす
    べり周波数を用いて一次速度を演算し、励磁電流指令、
    トルク電流指令および一次速度を用いてベクトル演算を
    行うことにより励磁電圧指令およびトルク電圧指令を演
    算し、該励磁電圧指令およびトルク電圧指令を用いて三
    相誘導機を制御する方法において、 電源電圧を監視して停電を検出し、停電検出期間は補償
    動作モードを選択し、 該補償動作モードでは、前記トルク電流指令を無効化す
    ると共に、直流電圧降下に伴って推定速度を減少方向に
    補正し、 前記補正動作モードから定常制御モードに復帰した際
    は、補償動作モードにおける推定速度を基準として速度
    指令を緩衝することを特徴とする速度センサレスベクト
    ル制御方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の速度センサレスベクトル
    制御方法において、 前記補償モードを選択する際、停電を検出した後、イン
    バータ直流電圧が許容下限値に降下するまで待機するこ
    とを特徴とする速度センサレスベクトル制御方法。
JP4262623A 1992-10-01 1992-10-01 速度センサレスベクトル制御方法 Pending JPH06113591A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112152535A (zh) * 2019-06-26 2020-12-29 上海汽车变速器有限公司 电动汽车电池故障时抑制电机控制器母线电压上升的方法
US11711039B2 (en) 2019-12-03 2023-07-25 Mitsubishi Electric Corporation Motor drive apparatus

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