JPH07177775A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

電力変換装置の制御装置

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JPH07177775A
JPH07177775A JP5318852A JP31885293A JPH07177775A JP H07177775 A JPH07177775 A JP H07177775A JP 5318852 A JP5318852 A JP 5318852A JP 31885293 A JP31885293 A JP 31885293A JP H07177775 A JPH07177775 A JP H07177775A
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JP
Japan
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speed
circuit
torque
control unit
power conversion
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Pending
Application number
JP5318852A
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English (en)
Inventor
Shinji Tatara
真司 多々良
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、電力変換装置の追従性を改善し揃速
性を一致させる電力変換装置の制御装置を提供すること
にある。 【構成】本発明は、電動機実速度と速度基準を比較し、
その偏差を比例・積分する速度制御部を設け、その速度
制御部の出力により前記電動機を変速制御する電力変換
装置の制御装置において、前記速度制御部の積分値に負
荷トルクの少なくとも1部に対応した補償信号を加算す
る回路と前記補償分をオンオフさせる回路を有し、電動
機起動時に前記補償分を加算しているので、速度制御と
しては加速トルクのみを制御し出力すればよいため、速
度基準に遅れることなく加速することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電動機を変速制御する電
力変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電動機を変速制御する電力変換装置とし
て、例えば図5のブロック図に示すようにベクトル制御
を用いたサイクロコンバータがある。このサイクロコン
バータは、主回路とこれを制御する制御回路から構成さ
れている。
【0003】主回路は、それぞれ一次側が交流電源に共
通接続されるトランス8a,8b,8cと、これらのト
ランスの各二次側に接続され、互いに120 °づつ位相の
異なる電流を電動機13の各相に供給する変換器9a,9
b,9cとで構成されている。この変換器9a,9b,
9cはそれぞれ電動機13の各相に正方向の電流を流す正
群コンバータと負方向の電流を流す負群コンバータとを
有し、この両者で連続した正弦波電流を供給するように
制御する。
【0004】また、制御回路は、速度制御部1と除算器
2と磁束演算部3とベクトル制御部4と電流制御部5と
電圧ベクトル演算部6と3相電圧基準演算部7とから構
成されている。
【0005】次に、上記制御回路の動作について説明す
ると、電動機13の速度を検出する速度検出器12が速度信
号変換器12aを介して実速度信号ωr を出力する一方、
図示省略の速度設定器から速度基準ωr*が出力され、こ
れらが速度制御部1に加えられる。図6に示すように、
速度制御部1では実測度信号ωr と速度基準ωr*とを比
較し、その偏差に対する比例・積分演算を行ってトルク
基準T* を出力する。実測度信号ωr は自動磁界弱め制
御用の磁束演算部3にも加えられ、ここで磁束基準φが
生成される。この磁束基準φおよびトルク基準T* が除
算器2に加えられてT* /φの演算が行われ、その演算
結果がベクトル制御部4に入力される。また、磁束基準
φもこのベクトル制御部4に入力される。
【0006】ベクトル制御部4では電動機の定数、すな
わち、2次抵抗R2 、2次インダクタンスL2 および相
互インダクタンスMを用いて電動機の1次電流を分解し
たトルク電流成分I1q* 、磁束電流成分I1d* およびす
べり周波数ωs を演算するものである。このうち、トル
ク電流成分I1q* は除算器2の出力T* /φを係数倍し
て得られる。また、磁束電流成分I1d* は、磁束基準φ
の関数として磁束飽和関数発生器4aで得られる磁束電
流信号I0 と、微分器4bで磁束の変化率dφ/dtを
演算して得られる磁束弱めのためのフォーシング電流I
FOR との加算によって求められる。さらに、すべり周波
数ωs は除算器4cにより磁束基準φで除算器2の出力
に比例する値を除算して求められる。
【0007】電動機13の各相電流は電流検出器14a,14
b,14cでそれぞれ検出され、その電流信号IU ,IV
,IW が3相2相変換器11に加えられて、ここで3相
2相変換されて2相の実電流信号(直流量)I1q-F
1d-F (Fはフィードバックの意)に分解される。こ
れらの実電流信号のうち、I1q-F とトルク電流成分I1
q*とが比較され、さらに、I1d-F と磁束電流成分I1d*
とが比較され、各偏差分が電流制御部5に入力され
る。
【0008】電流制御部5は、比例要素、積分要素から
なり、トルク電流成分I1q* と実電流信号I1q-F との
偏差を比例・積分演算してトルク電圧基準Eq を出力す
るとともに、磁束電流成分I1d* と実電流信号I1d-F
との偏差を比例・積分計算して磁束電圧基準Ed を出力
する。電圧ベクトル演算部6では、トルク電圧基準Eq
および磁束電圧基準Ed を用いて電圧振幅基準Eと電圧
位相θV を次式によって演算する。
【0009】
【数1】
【0010】一方、ベクトル制御部4より出力されるす
べり周波数信号ωs と、実速度信号ωr とを加算して1
次周波数信号ω0 を求め、さらに、この1次周波数信号
ω0を積分器10で積分することにより1次周波数位相信
号θ0 を求める。続いてこの1次周波数位相信号θ0 と
電圧位相信号θV とを加算し、得られた電圧位相信号θ
0Vを3相電圧基準演算部7に加える。そして電圧振幅基
準Eもまた3相電圧基準演算部7に加える。3相電圧基
準演算部7では、電圧振幅基準Eおよび電圧位相信号θ
OVに基づき次に示す3相の電圧基準EU ,EV ,EW を
生成する。
【0011】
【数2】
【0012】このようにして得られた電圧基準が対応す
る電圧位相を、変換器9a,9b,9cに加える。この
結果、電動機13の入力電流が可変制御されるとともに、
速度基準ωr*に従った速度制御が行われる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の電
力変換装置を複数台運転する場合、速度基準をそれぞれ
の電力変換装置に与え同じ速度で運転するのが一般であ
る。特に、鉄鋼プラントの冷間圧延機のタンデム運転の
場合、板を複数台の圧延機に噛み込んだまま運転停止を
行う。この場合、複数台の圧延機のうち1台でも速度が
異なって運転を開始する(加速する)と、圧延機間の板
の張力が異なるため板破断を起こす。また紙やフィルム
などのプラントの場合も同様に電動機間の張力が異なる
ため破断してしまう。このように電力変換装置間の速度
を一定に加減速する揃速性が重要である。特に、停止か
ら運転しはじめる加速開始の揃速性が要求される。
【0014】このとき速度基準をランプ状に与えて加速
していくが、実際には、図7に示すように実速度ωr は
速度基準ωr*に対して遅れて追従する。これは、加速に
必要なトルク分と負荷として必要なトルク分が同時に与
えられているためである。
【0015】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたもので、その目的は、電力変換装置の追従性を改
善し揃速性を一致させる電力変換装置の制御装置を提供
することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1は電動機実速度と速度基準を比較
し、その偏差を比例・積分する速度制御部を設け、その
速度制御部の出力により前記電動機を変速制御する電力
変換装置の制御装置において、前記速度制御部の積分値
に負荷トルクの少なくとも1部に対応した補償信号を加
算する回路と前記補償分をオンオフさせる回路を有し、
電動機起動時に前記補償分を加算することを特徴とす
る。
【0017】また、請求項2は電動機実速度と速度基準
を比較し、その偏差を比例・積分する速度制御部を設
け、その速度制御部の出力により前記電動機を変速制御
する電力変換装置の制御装置において、前記速度制御部
の出力に負荷トルクの少なくとも1部に対応した補償信
号を加算する回路と前記補償分をオンオフさせる回路を
有し、電動機起動時に前記補償分を加算することを特徴
とする。
【0018】さらに、請求項3は電動機実速度と速度基
準を比較し、その偏差を比例・積分する速度制御部を設
け、その速度制御部の出力により前記電動機を変速制御
する電力変換装置の制御装置において、前記速度制御部
の積分値を保持する回路と前記積分値をオンオフさせる
回路を有し、電動機起動時に前記保持値を加算すること
を特徴とする。
【0019】
【作用】本発明の電力変換装置の制御装置によると、起
動時に加速に必要な加速トルクと負荷に必要な負荷トル
クに対して後者を速度制御の積分値に起動のタイミング
で加算することにより、速度制御としては加速トルクの
みを制御し出力すればよいため、速度基準に遅れること
なく加速することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。図1は、本発明の一実施例のブロック図であり、既
に説明した図5の従来の電力変換装置の制御装置と異な
る点は速度制御部のみであり、その他の構成は同一であ
るので、ここでは速度制御部の構成のみを示す。すなわ
ち、速度制御部1では実測度信号ωr と速度基準ωr*と
を比較し、その偏差に対する比例・積分演算を行ってト
ルク基準T* を出力するが、本実施例では、さらに速度
制御の積分値に負荷トルク相当のトルク補償値を加算す
る回路と、この補償値を起動時にオンさせるタイミング
回路を速度制御部1に備えている。なお、速度基準は一
般に外部(システムの上位)からランプ状に与えられ
る。
【0021】次に、本実施例の作用について説明する。
複数台の電力装置を有するプラントで圧延機間で張力を
張ったまま停止を行い、再起動の際この状態から起動す
る時、従来のように速度制御をそのまま活かすとこの張
力に必要な負荷トルクと加速に必要な加速トルクとが同
時に速度制御出力として与えられるため、最初負荷に見
合うトルクが速度制御から出力されるまでモータ速度
(実速度)は変化することができず、そのため起動時の
速度基準に対する遅れが発生する。
【0022】しかしながら、本実施例では、この張力に
相当する負荷トルク分をあらかじめ設定しておき、起動
時のタイミングでこの負荷トルク分をスイッチSW1オ
ンにより加算する。このスイッチSW1のタイミング
は、システムの上位から運転停止の信号がくるので、こ
の運転(起動)の信号でスイッチSW1をオンさせ、停
止の信号でオフさせればよい。また、補償する負荷トル
ク分は、張力トルクに応じて設定されるもので固定値で
よいが、プラントの圧延状況に応じて材料が代える場合
は、補償量を上位から与えてもらえばよい。
【0023】したがって本実施例によると、図2に示す
ように、起動時に、負荷トルク分が速度制御の積分値に
あらかじめ加算されるため速度制御自身は速度基準に追
従すべく加速トルクのみを演算すればよく、本来の速度
制御の応答で実速度が追従できる。
【0024】図3は、本発明の他の実施例のブロック図
である。同図に示すように、本実施例では補償値の加算
点が速度制御部1の出力例とした点が上記図1の実施例
と異なるが、速度制御の出力に負荷トルク相当のトルク
補償値を加算する回路とこの補償値を起動時にオンさせ
るタイミング回路を有する点で実質上上記実施例と同様
であり、したがって上記実施例と同様の作用を有する。
【0025】図4は、本発明のさらに他の実施例のブロ
ック図である。同図に示すように、本実施例では停止前
の速度制御の積分値を保持する回路とこの積分値をオ
ン,オフさせる回路と、起動時にオンさせるタイミング
回路を設けた点が上記図1の実施例と異なるがその他の
構成は同一である。
【0026】本実施例によると、複数台の電力変換装置
を有するプラントで圧延機間で張力を張ったまま停止を
行い、再起動の際この状態から起動する時従来のように
速度制御をそのまま活かすと、この張力に必要な負荷ト
ルクと加速に必要な加速トルクとが同時に速度制御出力
として与えられるため、停止直前のゼロ速度制御時に発
生しているトルクが起動時に必要なトルクである。した
がって、この積分値を保持しておき再起動時に積分値に
加算する。
【0027】このように、起動時に負荷トルク分が速度
制御の積分値にあらかじめ加算されるため、速度制御自
身は速度基準に追従すべく加速トルクのみを演算すれば
よく、本来の速度制御の応答で実速度が追従できる。ま
た、材料に応じて補償する積分値を個別に設定変更する
必要がなく、非常に簡単にシステムを構成できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると速
度制御としては加速トルクのみを制御し出力すればよい
ため、速度基準に遅れることなく加速することができ
る。従って複数台のプラントシステムにおいて起動時の
揃速性のよい電力変換装置の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のブロック図。
【図2】本発明の速度基準、実速度、トルク基準の関係
を示す図。
【図3】本発明の他の実施例のブロック図。
【図4】本発明のさらに他の実施例のブロック図。
【図5】従来の電力変換装置の制御装置の構成図。
【図6】図5の速度制御部のブロック図。
【図7】図5の速度基準、実速度、トルク基準の関係を
示す図。
【符号の説明】
1…速度制御部、2…除算器、3…磁束演算器、4…ベ
クトル制御部、4a…磁束飽和関数発生器、4b…微分
器、5…電流制御部、6…電圧ベクトル演算部、7…3
相電圧演算部、8a,8b,8c…トランス、9a,9
b,9c…変換器、10…積分器、11…3相2相変換器、
12…速度検出器、13…電動機。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機実速度と速度基準を比較し、その
    偏差を比例・積分する速度制御部を設け、その速度制御
    部の出力により前記電動機を変速制御する電力変換装置
    の制御装置において、前記速度制御部の積分値に負荷ト
    ルクの少なくとも1部に対応した補償信号を加算する回
    路と前記補償分をオンオフさせる回路を有し、電動機起
    動時に前記補償分を加算することを特徴とする電力変換
    装置の制御装置。
  2. 【請求項2】 電動機実速度と速度基準を比較し、その
    偏差を比例・積分する速度制御部を設け、その速度制御
    部の出力により前記電動機を変速制御する電力変換装置
    の制御装置において、前記速度制御部の出力に負荷トル
    クの少なくとも1部に対応した補償信号を加算する回路
    と前記補償分をオンオフさせる回路を有し、電動機起動
    時に前記補償分を加算することを特徴とする電力変換装
    置の制御装置。
  3. 【請求項3】 電動機実速度と速度基準を比較し、その
    偏差を比例・積分する速度制御部を設け、その速度制御
    部の出力により前記電動機を変速制御する電力変換装置
    の制御装置において、前記速度制御部の積分値を保持す
    る回路と前記積分値をオンオフさせる回路を有し、電動
    機起動時に前記保持値を加算することを特徴とする電力
    変換装置の制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007228662A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp 誘導電動機の制御装置
JP2007301943A (ja) * 2006-05-15 2007-11-22 Noritsu Koki Co Ltd プリント装置
KR100954697B1 (ko) * 2006-08-30 2010-04-26 다이킨 고교 가부시키가이샤 유압 유닛 및 유압 유닛에 있어서의 모터의 속도 제어 방법
JP2016059246A (ja) * 2014-09-12 2016-04-21 アスモ株式会社 車両用ブロアモータ制御装置

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