JPH06276776A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents

誘導電動機のベクトル制御装置

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JPH06276776A
JPH06276776A JP5058750A JP5875093A JPH06276776A JP H06276776 A JPH06276776 A JP H06276776A JP 5058750 A JP5058750 A JP 5058750A JP 5875093 A JP5875093 A JP 5875093A JP H06276776 A JPH06276776 A JP H06276776A
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JP
Japan
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voltage
primary
resistance
current
phase
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JP5058750A
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English (en)
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Yasuhiro Yamamoto
康弘 山本
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Priority to KR1019940000340A priority patent/KR0138730B1/ko
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インダクタンス定数の設定誤差の補償も含め
て二次抵抗の変動補償を得る。 【構成】 d−q軸の電流制御アンプ1A,1Bの電圧
指令V1d,V1qから一次電流成分による一次抵抗R1
と一次等価漏れインダクタンスLσの電圧降下成分を差
し引いて二次誘起電圧を検出部2に得、理想的にベクト
ル制御された二次逆起電圧を演算部3に得、励磁軸に対
する一次電流のベクトル位相φを位相演算部4に得、二
次誘起電圧から二次逆起電圧を減算したものから位相φ
の負の値の位相の座標成分を誤差電圧として検出部5に
得、この誤差電圧をトルク電流指令の極性に応じて正負
を補正する補正演算部6に得、この補正した誤差電圧に
よって二次抵抗R2を推定する。二次抵抗補正部8です
べり周波数演算部1Eの二次抵抗を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御装置に係り、特に二次抵抗の温度変動に対する補償
方式に関する。
【0002】
【従来の技術】すべり周波数制御方式による誘導電動機
のベクトル制御では、すべり周波数の演算に誘導電動機
の二次抵抗を使用しているため、二次抵抗の温度変化に
よりトルク制御特性が悪化する。
【0003】この二次抵抗変化の補償方法として、誘導
機定数を設定し、この設定値を用いたモデルの出力電圧
と実際の出力電圧との差を誘導機の二次定数の温度によ
る変化分と見倣して二次抵抗定数を補正する方法があ
る。
【0004】この方法では一次電圧がインバータのデッ
ドタイム補償や主回路素子の電圧降下による指令値と実
際値が異なることがあり、トルク制御の高精度化に限界
がある。また、一次抵抗の温度変化にも対応できない。
【0005】他の補償方法として、一次電流を基準軸と
したσ−δ座標軸上での一次電流に直交するδ軸の電圧
成分は一次抵抗の影響を受けないことを利用して二次抵
抗補償を行う方式が既に提案されている。
【0006】この方式は二次磁束を基準とするd−q座
標軸上で電流制御系を構成し、PWM信号出力によりδ
軸の一次電圧変動成分を検出することにより、一次抵抗
変化にロバストな二次抵抗変動補償を可能としている。
【0007】しかし、PWM信号を用いているため、電
圧検出方法と検出精度に問題があり、特に一次電圧が小
さくなる低速領域では一次電圧変動成分の検出精度が低
下し、二次抵抗変動補償精度の向上が難しくなる。
【0008】本願出願人は、一次電流を基準軸としたσ
−δ座標軸上での電流制御系を構成し、この電流制御系
より直接に得られるδ軸の一次電圧変動成分を用いて一
次抵抗変化にロバストな二次抵抗変動補償を行う方式を
提案している。例えば、電気学会論文D、112巻2
号、平成4年、107頁〜116頁。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記の補償方式では一
次抵抗変化にロバストな二次抵抗変動補償ができるが、
誘導機定数のうち一定値として設定する励磁インダクタ
ンスM′(=M2/L2)や等価漏れインダクタンスLσ
の設定値に誤差が存在する場合には、これらの誤差要因
による電圧誤差の影響が表れる。
【0010】本発明の目的は、インダクタンス定数の設
定誤差の補償も含めて二次抵抗の変動補償を得る補償方
式を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、すべり周波数制御方式の誘導電動機のベ
クトル制御装置において、励磁軸とトルク軸の各電流制
御アンプの出力電圧から一次電流成分による一次抵抗R
1と一次等価漏れインダクタンスLσの電圧降下成分を
差引いて求める二次誘起電圧検出部と、設定された電動
機定数及び電流指令値から理想的にベクトル制御された
場合の二次逆起電圧を求める二次逆起電圧演算部と、前
記電流指令値より磁束軸に対する一次電流ベクトルの位
相φを求める位相演算部と、前記二次誘起電圧検出部の
検出電圧から前記二次逆起電力演算部の演算値を減算
し、この減算値から前記位相φの逆起相の座標成分を求
める誤差電圧検出部と、トルク軸電流指令の正負極性に
応じて前記誤差電圧検出部の検出誤差電圧の極性を変え
る補正演算部と、前記補正演算部を通した前記誤差電圧
によって二次抵抗R2を推定し、すべり周波数ωSの演算
に供する二次抵抗を補正する二次抵抗補正部と、を備え
たことを特徴とする。
【0012】
【作用】回転座標上の2軸理論を用いて表した誘導電動
機の方程式は、図2に示すT−I形等価回路を使って定
常時では次の(1)式になる。
【0013】
【数1】
【0014】 Vid,Viq;一次電圧のd,q軸成分 I1d,I1q ;一次電流のd,q軸成分 R1,R2 ;一次巻線、二次巻線抵抗 L1,L2 ;一次インダクタンス、二次インダクタ
ンス M ;一次・二次相互インダクタンス ω1 ;一次角周波数 ωS ;すべり角周波数 Lσ ;L1−M2/L2 M′ ;M2/L22′ ;(M/L22・R2 λ2d/M ;i1d+(L2/M)i2d λ2q/M ;i1q+(L2/M)i2q ここで、ベクトル制御条件は、次の(2)式になる。
【0015】
【数2】
【0016】上記(2)式を成立させることにより、次
の(3)式が成立し、トルク電流I1qとトルクTは線
形化される。
【0017】
【数3】
【0018】また、このときのベクトル図は図3に示す
電圧、電流になる。
【0019】上記(1)式において、二次抵抗R2′の
変動が発生し、R2x′に変化した場合、他の電動機定
数R1,Lσ,M′が制御モデルと一致し、周波数、電
圧、電流の誤差は無いと仮定したベクトル制御を行うと
き、また、電流I1d,I1q及びすべり周波数ωSは指
令値どおりに制御されるとき、二次抵抗R2の変動によ
りλ2d/M,λ2q/M,V1d,V1qが変動する。
【0020】この変動は(1)式の第3行目及び第4行
目に表れ、これらは次の(4)式になる。
【0021】
【数4】
【0022】この(4)式に前記(2)式のωSを代入
し、λ2d及びλ2qが夫々λ2dx,λ2qxになると
き、(4)式の連立方程式を解くと、次の(5)式にな
る。
【0023】
【数5】
【0024】上述中、
【0025】
【数6】 (x2−ax)=(x−a/2)2−(a/2)2 …(6) の関係から上記(5)式は次の式に展開される。
【0026】
【数7】
【0027】上記(7)式は(I1d/2,I1q/2)
を中心としかつ半径が((I1d/2)2+(I1q/
2)21/2の円となる。
【0028】従って、定常時に二次抵抗R2′が変動す
る場合の電圧・電流ベクトル図は図4に示すようにな
り、中心O及びO′の円弧の接線方向Pd,Pqで磁束
λ2/M1電圧E2が変化する。
【0029】上記の図より、制御モデルの電圧E2に対
し、実際の電圧E2xは次式となり、
【0030】
【数8】E2x=V1−(R11+jωLσI1) この誤差電圧を電流座標軸I1とd軸間の位相角φの逆
方向−φに座標変換すると円の接線方向となり、二次抵
抗R2′による電圧変動を有効に検出できる座標とな
る。
【0031】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。ベクトル制御部1は、励磁軸とトルク軸の電流指
令i1d*(=−λ2d/M)とi1q*と一次電流検出
による検出電流i1d,i1qとから電流制御アンプ1
A,1Bによってd軸、q軸の電圧指令V1d,V1qと
して取出し、PWM回路1Cでは三相の出力電圧vu
v,vwを得て誘導電動機1Dの一次電圧とする。
【0032】すべり周波数演算部1Eは、電流指令i1
d*,i1q*と定数R2′/Mからすべり周波数ωS
求め、これと電動機のロータ速度検出器1Fの検出角周
波数ωrを加算して一次角周波数ω1を求め、積分器1
Gの積分による位相角でPWM回路1Cに各相電圧
u,vv,vwのPWM信号を得る。電流変換部1Hは
検出電流Iu,Iv,Iwから三相の電流i1d,i1qを
求める。
【0033】二次抵抗補償部は要素2〜9を有してすべ
り周波数演算部1Eの二次抵抗R2′を補正する。
【0034】二次誘起電圧検出部2は、電流制御アンプ
1A,1Bの各電圧指令出力v1d,v1qから一次電流
成分による一次抵抗R1と一次等価漏れインダクタンス
Lσの電圧降成分i1dR1,i1qω1Lσを差し引いて
二次誘起電圧を検出する。
【0035】二次逆起電圧演算部3は、電流指令i1
と設定定数ωM′から理想的にベクトル制御された場合
の二次逆起電圧を求める。
【0036】位相演算部4は、電流指令i1d*,i1
*から励磁軸に対する一次電流のベクトル位相φを
【0037】
【数9】φ=tan-1(i1q*/i1d*) として求める。
【0038】誤差電圧検出部5は、二次誘起電圧検出部
2の検出電圧から二次逆起電圧演算部3の電圧を減算
し、この減算結果ら位相演算部4の位相φを持つ正弦波
及び余弦波を乗算することで位相φの負の値の位相の座
標成分を演算し、誤差電圧を求める。
【0039】補正演算部6は、トルク電流指令i1q*
の正負極性に応じて+1又は−1を誤差電圧検出値に乗
算することにより該誤差電圧の極性を補正する。
【0040】補正選択回路7は、位相演算部4が演算し
た位相φからすべりが小さい場合には誤差電圧検出によ
る補正を中止するためのしゃ断を行う。
【0041】二次抵抗補正部8は、補正選択回路7が誤
差電圧を選択した場合に該誤差電圧を積分特性を有して
一定比率で二次抵抗R2′を推定し、この推定値に従っ
てすべり周波数演算部1Eの二次抵抗設定値R2′を補
正する。
【0042】一次抵抗推定部9は、二次誘起電圧検出部
2で設定する一次抵抗R1を電動機1Dの一次巻線に埋
込んだ温度センサ9Aの検出温度から推定して該一次抵
抗設定値を補正する。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、二次抵抗R2の変動に
よる一次電圧の電圧変動を、インダクタンスLσ、一次
抵抗R1による電圧降下分を除いた二次誘起電圧から理
想ベクトル制御状態での二次逆起電圧から減算して誤差
電圧として求め、この誤差電圧から二次抵抗の推定をし
てすべり周波数演算での二次抵抗を補正する。
【0044】これにより、二次抵抗R2の変動によるベ
クトル制御状態からのずれを補償し、他の設定定数の設
定誤差の存在による電圧誤差も含めた補償ができる。ま
た、一次抵抗を電動機の巻線温度から補正することによ
り、一次抵抗の変動も含めた補償ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】誘導電動機のT−I形等価回路。
【図3】ベクトル制御時の電圧・電流ベクトル図。
【図4】二次抵抗変動による電圧・電流ベクトル図。
【符号の説明】
1…ベクトル制御部 2…二次誘起電圧検出部 3…二次逆起電圧演算部 4…位相演算部 5…誤差電圧検出部 6…補正演算部 7…補正選択回路 8…二次抵抗補正部 9…一次抵抗推定部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 すべり周波数制御方式の誘導電動機のベ
    クトル制御装置において、 励磁軸とトルク軸の各電流制御アンプの出力電圧から一
    次電流成分による一次抵抗R1と一次等価漏れインダク
    タンスLσの電圧降下成分を差引いて求める二次誘起電
    圧検出部と、 設定された電動機定数及び電流指令値から理想的にベク
    トル制御された場合の二次逆起電圧を求める二次逆起電
    圧演算部と、 前記電流指令値より磁束軸に対する一次電流ベクトルの
    位相φを求める位相演算部と、 前記二次誘起電圧検出部の検出電圧から前記二次逆起電
    力演算部の演算値を減算し、この減算値から前記位相φ
    の逆起相の座標成分を求める誤差電圧検出部と、 トルク軸電流指令の正負極性に応じて前記誤差電圧検出
    部の検出誤差電圧の極性を変える補正演算部と、 前記補正演算部を通した前記誤差電圧によって二次抵抗
    2を推定し、すべり周波数ωSの演算に供する二次抵抗
    を補正する二次抵抗補正部と、 を備えたことを特徴とする誘導電動機のベクトル制御装
    置。
  2. 【請求項2】 前記二次誘起電圧検出部は、一次抵抗R
    1を誘導電動機の一次巻線に埋込んだ温度センサの検出
    温度から補正して二次誘起電圧を検出することを特徴と
    する請求項1記載の誘導電動機のベクトル制御装置。
JP5058750A 1993-01-11 1993-03-18 誘導電動機のベクトル制御装置 Pending JPH06276776A (ja)

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DE69317642T DE69317642T2 (de) 1993-01-11 1993-12-30 Vektorkontrollsystem für Induktionsmotor
EP93121144A EP0608571B1 (en) 1993-01-11 1993-12-30 Vector control system for induction motor
US08/177,396 US5481173A (en) 1993-01-11 1994-01-05 Vector control system for induction motor
KR1019940000340A KR0138730B1 (ko) 1993-01-11 1994-01-11 유도 모터용 벡터 제어 시스템

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002034265A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Yaskawa Electric Corp Pwm方式電圧形インバータのデッドバンドによる電圧誤差の補正方法およびpwm方式電圧形インバータ

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