JPH07123800A - 誘導電動機のベクトル制御方式 - Google Patents

誘導電動機のベクトル制御方式

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JPH07123800A
JPH07123800A JP5267662A JP26766293A JPH07123800A JP H07123800 A JPH07123800 A JP H07123800A JP 5267662 A JP5267662 A JP 5267662A JP 26766293 A JP26766293 A JP 26766293A JP H07123800 A JPH07123800 A JP H07123800A
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JP
Japan
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speed
induction motor
value
control unit
calculation cycle
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Application number
JP5267662A
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English (en)
Inventor
Masato Mori
真人 森
Tadashi Ashikaga
正 足利
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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】 誘導電動機のベクトル制御方式における、速
度制御部と電流制御部との計算周期の差異に基づく誘導
電動機の制御上の電源角周波数(ω0')と実際の電源角周
波数(ω0)の「ずれ」によるベクトル制御への障害を防止
する。 【構成】 計算周期(サンプリング周期)の長いデジタル
制御を行なう速度制御部からの誘導電動機速度情報を、
計算周期(サンプリング周期)の短いデジタル制御を行な
う電流制御部における計算周期毎に速度補間をして、補
間した速度情報から電流制御部を電流非干渉化制御のベ
クトル制御する電源角周波数(ω0)を得る速度制御部の
補間手段を設ける。

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
制御方式に係り、特に、ベクトル制御システムの電流制
御部に入力される誘導電動機の速度情報の補間方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機の高性能な速度制御方式とし
てPWM制御インバータによるベクトル制御方式が知ら
れている。
【0003】図4は、従来の誘導電動機のPWM制御イ
ンバータによるベクトル制御システムを示すものであ
る。
【0004】以下、従来の誘導電動機のPWM制御イン
バータによるベクトル制御方式について説明をする。
【0005】誘導電動機1の速度ωNがエンコーダ4に
よって検出され、A/D変換器7及び速度検出遅れ要素
10を介して速度制御部(ASR)に帰還される。速度
制御部(ASR)において、速度指令値(ωr*)と負帰
還された速度検出値(ωr)とが比較され、その比較誤
差信号が速度制御器6により比例積分(PI)制御され
て誘導電動機1の同期回転座標上の1次トルク軸電流指
令値(ITS*)に変換される。次に、電流制御部(AC
R)におけるデジタル電流制御器3において、前記1次
トルク軸電流指令値(ITS*)及び1次励磁軸電流指令
値(Ios*)と1次トルク軸電流検出値(ITFB)及び1
次励磁軸電流検出値(IOFB*)とが比較され、それらが
TS*=ITFB,Ios*=IOFB に制御されるように、P
WM制御インバータ2を制御する1次電圧指令値v*
(v0*,vT*)が演算され、座標変換器9(v0*,vT*
→ v1,φ),及び相数変換器15(v1,φ → 3
φ)を介してPWM制御インバータ2の三相各相の電圧
制御指令電圧Vu,Vv,Vw に変換される。PWM制御
インバータ2は電圧制御指令電圧Vu,Vv,Vwに応じ
て誘導電動機1の1次電圧を制御し、その結果、誘導電
動機1は所望の速度指令値(ωr*)に応じて速度制御さ
れる。
【0006】また、電源角周波数(ω0)で回転する同
期回転座標と誘導電動機1の固定子に固定された固定子
座標との間の変換を行なう座標変換器8,9に使用され
る基本ベクトル(Sinθ0,Cosθ0)を作り出すための基
本位相角θ0(=ω0t)は、1次励磁軸電流指令値(I
os*)と1次トルク軸電流指令値(ITS*)とからすべり
算出器5により算出することができる誘導電動機1のす
べり角周波数指令値(ωs*)と速度検出値(ωr)とを
加算器17により加算した電源角周波数ω0(=ωs+ω
r)を積分器11で積分することによって求められる。
【0007】なお、速度検出遅れ要素10は、誘導電動
機1の速度ωN(アナログ量)をエンコーダを介して検
出して、速度制御部(ASR)へ与える速度検出値ωr
(デジタル量)を得る際の遅れを代表して表わした要素
である。また、遅れ補償要素12は、デジタル電流制御
器3内の制御遅れに合わせるため、すべり角周波数指令
値ωs*の立ち上がり、立ち下がりを緩やかにするための
ものであり、更に、速度補償要素16は電動機速度検出
値ωrを前記すべり角周波数指令値ωs*と合わせるため
電動機速度検出値ωrの遅れを補償するものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のベ
クトル制御方式は、速度制御部(ASR)及び電流制御
部(ACR)をそれぞれ異なる計算周期(以下、「サン
プリング時間」という)をもって制御するものである。
【0009】それぞれのサンプリング時間は、以下のよ
うに設定されているのが普通である。
【0010】 速度制御部(ASR):サンプリング時間(TS1)=6
(ms) 電流制御部(ACR):サンプリング時間(TS2)=71
(μs) したがって、速度制御部(ASR)には、誘導電動機1
の検出速度値(ωr)が6ms毎に入力されていることに
なり、その6ms間は常にその前に入力された検出速度
(ωr)の値が維持され電源角周波数ω0(ω0=ωs*+
ωr)の演算を続けていることになる。一方、電流制御
部(ACR)は、71μs毎に演算を行なうことになるか
ら、速度制御部(ASR)が1度演算して次に演算する
までの間(6ms内)に電流制御部(ACR)が約84回
(=TS1/TS2)演算を行なっていることになる。
【0011】その間(6ms内)において、誘導電動機1
の実際の速度(実速度検出値ωr)が変化しているとき
は、実際の電源角周波数(ω0)も刻々と変化してお
り、制御上の電源角周波数(ω0')と実際上の電源角周
波数(ω0)の値が、図3に示すように「ずれ」を生じ
ることになり、該電源角周波数(ω0)より求める基本
位相角(θ0)のずれとなる。
【0012】前記電源角周波数(ω0)及び基本位相角
(θ0)のずれは、電流制御部(ACR)のディジタル
制御器3及び座標変換器9の動作に影響を与え、該ディ
ジタル制御器3における誘導電動機1側の電流干渉要素
を補償し、電流非干渉制御のベクトル制御が成立するた
めに設けた電流非干渉化手段の不完全動作や座標変換器
における変換軸のずれによりベクトル制御が行なえなく
なる虞がある。特に、高周波の外乱などが、この制御シ
ステムに加わった場合などは全く制御が不能になる虞が
ある。
【0013】本願発明は、上記問題点に鑑みなされたも
のであり、ベクトル制御における電流制御部(ACR)
に入力する制御上の電源角周波数(ω0)を実際上の電
源角周波数(ω0)に近似させるための補間を行なうこ
とにより、完全な電流非干渉制御のベクトル制御が成立
し高精度のベクトル制御が可能な誘導電動機のベクトル
制御方式を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段、作用】サンプリング時間
の長いデジタル制御を行なう速度制御部からの誘導電動
機の速度情報を、サンプリング時間の短いデジタル制御
を行なう電流制御部におけるサンプリング時間毎に補間
して、補間した速度情報から電流制御部を電流非干渉化
制御のベクトル制御をする電源角周波数ω0 を得る。
【0015】
【実施例】図1は、本発明の一実施例である誘導電動機
のベクトル制御システムを示すものである。 本実施例
は、本発明の特徴である誘導電動機1の速度情報の補間
手段を除き、従来のベクトル制御システムの(図4、参
照)と同一であるので、同一部分の説明を省略し、その
速度情報補間手段についてのみ説明をする。
【0016】電源角周波数ω0[rad/sec]は、誘導電
動機1のすべり角周波数ωs[rad/sec]と該電動機1
の回転速度ωr[rad/sec]を用いると、 ω0 = ωs + ωr ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥
‥‥‥‥‥‥(1) と表わすことができる。
【0017】ここで、すべり角周波数(ωs)は、電源
角周波数(ω0)の1〜2%程度であり、誘導電動機1
の速度(ωr)は電源角周波数(ω0)の98〜99%程
度となるので、速度制御部(ASR)と電流制御部(A
CR)とのサンプリング時間(TS1,TS2)の差に基づ
く上述の電源角周波数ω0のずれは、上記(1)式の右
辺第2項の電動機速度ωrを補間すれば大幅に減少する
ことになる。
【0018】以下、補間動作を図2に示す流れ図、及び
図3に示す電源角周波数ω0の変化図を用いて説明す
る。
【0019】サンプリング時間(TS1=6ms)の大きい
速度制御部(ASR)において、すべり算出器5により
演算された誘導電動機1のすべり角周波数指令値ωs(n)
*と帰還された誘導電動機速度検出値ωr(n)とを各サン
プリング時間(TS1=6ms)毎に加算器17にて加算
(上記(1)式)して電源角周波数ω0(n)が得られる。演
算された前記電源角周波数ω0(n)、及び電動機検出速度
ωr(n)(今回値)、ωr(n-1)(前回値)を電流制御部
(ACR)へ送出するとともに、今回値である電動機検
出速度ωr(n)を前回値の検出速度ωr(n-1)として次回
(Ts1後)に備える。
【0020】サンプリング時間(Ts2=71μs)の小
さい電流制御部(ACR)の速度補間手段10におい
て、速度制御部(ASR)から該制御部(ASR)のサ
ンプリング時間(Ts1=6ms)毎に送られてくる電源角
周波数ω0(n)及び電動機検出速度の前回値ωr(n-1)と今
回値ωr(n)を用いて、まず、次式(2)に基づいて電動
機速度補償量Δωrを求める。
【0021】 Δωr =[ωr(n) − ωr(n-1)]・(Ts1/Ts2)‥‥
‥‥‥‥‥‥(2) この電動機速度補償量Δωrは、上記(2)式から明ら
かなように速度制御部(ASR)のサンプリング時間
(Ts1=6ms)内に変化する電動機速度の変化量のTs1
/Ts2(≒84)分の1に相当するものである。
【0022】次に、電流制御部(ACR)において、最
初のサンプリング(k=1)時の電源角周波数ω0(n)を
ω0(0)(k=1のときのω0(k-1)を表わす)とするとと
もに、次式(3)に基づいてサンプリング(Ts2=71
μs)時の電源角周波数ω0(k)を求める。
【0023】ω0(k) = ω0(k-1) + Δωr ‥‥‥‥
‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3) 上記(3)式によって求められた電源角周波数ω0(k)を
同じくω0(k-1)として、サンプリングを行ないサンプリ
ング時間(Ts2=71μs)毎の電源角周波数ω0(k)を
更新して、図3における「制御上のω0」が得られる。
【0024】図3から明らかなように、補間時における
「制御上のω0」は、サンプリング間の電動機速度補償
量Δωrが極少であるから、「実際の電源角周波数ω0
とほとんど同一となる。
【0025】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、サンプ
リング時間の短いデジタル制御を行なう電流制御部(A
CR)の該サンプリング時間毎に誘導電動機の速度情報
を補間したので、誘導電動機の電流制御に使用する前記
速度情報から得る電源角速度ω0の実際値と制御上の値
とのずれがほとんどなくなり電流非干渉化制御のベクト
ル制御を行なうことができ、制御システムが高周波の外
乱に対しても強いベクトル制御方式が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の速度情報の補間を施した誘導電動機
の制御システム
【図2】 本発明の速度情報の補間流れ図
【図3】 本発明の速度情報の補間による制御上の電源
角速度変化図
【図4】 従来の誘導電動機の制御システム
【符号の説明】
1:誘導電動機 2:PWM制御インバ−タ 3:デジタル電流制御器 4:エンコ−ダ 5:すべり算出器 6:速度制御器 8:座標変換器 10:電動機速度情報の補間手段 ω0:電源角周波数 ωr:電動機速度(回転角速度) ωs:電動機すべり角周波数

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の計算周期(Ts1)をもってデジタル
    制御を行なう速度制御部(ASR)における、 誘導電動機(1)の速度指令値(ωr*)と実速度検出値
    r)との比較誤差信号により速度制御を行なう該電動
    機(1)の1次トルク軸電流指令値(ITS*)を得る速度制
    御器(6)と、 前記速度制御器(6)の出力である誘導電動機(1)の1次
    トルク軸電流指令値(ITS*)と1次励磁軸指令値(I
    OS*)によりすべり角周波数指令値(ωS*)を算出するすべ
    り算出器(5)と、 前記すべり算出器(5)の出力である誘導電動機(1)のす
    べり角周波数指令値(ωS*)と実速度検出値(ωr)を加算
    して、該加算出力(ω0')を当該速度制御部(ASR)の計
    算周期(TS1)の計算周期(TS1)毎に出力する加算器(17)
    と、 速度制御部(ASR)の計算周期(TS1)より短い計算周期
    (TS2)をもってデジタル制御を行なう電流制御部(AC
    R)における、 前記速度制御部(ASR)の計算周期(TS1)毎に出力され
    る前記加算器(17)の加算出力(ω0')と誘導電動機(1)の
    実速度検出値(ωr)を入力し、当該電流制御部(ACR)
    の計算周期(TS2)毎に前記加算出力(ω0')を補間して誘
    導電動機(1)の電源角周波数(ω0)を得る速度補間手段
    (10)と、 誘導電動機(1)の前記1次トルク軸電流指令値(ITS*)
    と1次励磁軸電流指令値(TOS*)、及び前記速度補間手段
    (10)によって補間された電源角周波数(ω0)によって電
    流非干渉化制御を行なう該電動機(1)の1次励磁軸電圧
    (V0*)と1次トルク軸電圧(VT*)を当該電流制御部(A
    CR)の計算周期(TS2)毎に出力するデジタル電流制御
    器(3)と, を具備することを特徴とした誘導電動機のベクトル制御
    方式。
  2. 【請求項2】 前記速度補間手段(10)は、速度制御部
    (ASR)の計算周期(TS1)毎に入力される誘導電動機
    (1)の今回実速度値(ωr(n))と前回実速度値(ωr(n-1))
    との速度差値の電流制御部(ACR)の計算周期(TS2)1
    回に相当する速度差値(Δωr)を速度補償量として、電
    流制御部(ACR)の計算周期(TS2)毎に前記電源角周波
    数(ω0')を補間して前記デジタル電流制御器(3)を制御
    することを特徴とした請求項1記載の誘導電動機のベク
    トル制御方式。
JP5267662A 1993-10-27 1993-10-27 誘導電動機のベクトル制御方式 Pending JPH07123800A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6057664A (en) * 1998-08-26 2000-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Motor driving control unit and motor driving control method
JP2015167438A (ja) * 2014-03-03 2015-09-24 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置
CN115296583A (zh) * 2022-07-01 2022-11-04 重庆智能机器人研究院 一种伺服系统电角度补偿方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6057664A (en) * 1998-08-26 2000-05-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Motor driving control unit and motor driving control method
JP2015167438A (ja) * 2014-03-03 2015-09-24 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置
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