JPH07194199A - 誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置Info
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- JPH07194199A JPH07194199A JP5347822A JP34782293A JPH07194199A JP H07194199 A JPH07194199 A JP H07194199A JP 5347822 A JP5347822 A JP 5347822A JP 34782293 A JP34782293 A JP 34782293A JP H07194199 A JPH07194199 A JP H07194199A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モ−タ定数変化に追従して安定にベクトル制
御を行う。 【構成】 トルク電流指令ｉδS*からトルク電流ｉδS
を減算した減算器３０からの出力値が比較器１１で基準
値と比較される。また、微分回路１６によるトルク指令
Ｔe*の時間微分値が比較器１２で基準値と比較される。
各比較器の出力はゲ−ト１３を経て、（ｉδS*−ｉδS
）が基準値より大きく、Ｔe*の時間微分値が基準値よ
り小さいときに弱め界磁演算器１５をアクティブとし、
（ｉδS*−ｉδS ）を基に、弱める界磁の大きさφW が
出力される。そして、磁束指令φγr*は減算器３３でφ
W を減じられて磁束指令φγr*ｃｏｍｐとなる。このφ
γr*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に通したφγr*’が補正され
た新たな磁束指令としてモータのベクトル制御に用いら
れる。
御を行う。 【構成】 トルク電流指令ｉδS*からトルク電流ｉδS
を減算した減算器３０からの出力値が比較器１１で基準
値と比較される。また、微分回路１６によるトルク指令
Ｔe*の時間微分値が比較器１２で基準値と比較される。
各比較器の出力はゲ−ト１３を経て、（ｉδS*−ｉδS
）が基準値より大きく、Ｔe*の時間微分値が基準値よ
り小さいときに弱め界磁演算器１５をアクティブとし、
（ｉδS*−ｉδS ）を基に、弱める界磁の大きさφW が
出力される。そして、磁束指令φγr*は減算器３３でφ
W を減じられて磁束指令φγr*ｃｏｍｐとなる。このφ
γr*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に通したφγr*’が補正され
た新たな磁束指令としてモータのベクトル制御に用いら
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御システムにおける磁束制御装置に関し、とくに弱め
界磁を行なう磁束制御装置に関する。
制御システムにおける磁束制御装置に関し、とくに弱め
界磁を行なう磁束制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に誘導電動機のベクトル制御は、
回転子磁束のベクトルとγ軸のベクトルを一致させるこ
とでδ軸回転子磁束鎖交数を０とし、電動機の出力トル
クがγ軸回転子磁束鎖交数φγr とδ軸固定子電流ｉδ
S の積に比例するように制御を行うものであり、出力ト
ルクＴe は次の式（１）で与えられる。 Ｔe ＝ｐ・（Ｍ／Ｌr ）・φγr ・ｉδS （１） 但し、 ｐ：電動機の極対数 Ｍ：固定子−回転子の相互インダクタンス Ｌr ：回転子の自己インダクタンス φγr ：γ軸回転子鎖交磁束数 ｉδS ：δ軸固定子電流 である。
回転子磁束のベクトルとγ軸のベクトルを一致させるこ
とでδ軸回転子磁束鎖交数を０とし、電動機の出力トル
クがγ軸回転子磁束鎖交数φγr とδ軸固定子電流ｉδ
S の積に比例するように制御を行うものであり、出力ト
ルクＴe は次の式（１）で与えられる。 Ｔe ＝ｐ・（Ｍ／Ｌr ）・φγr ・ｉδS （１） 但し、 ｐ：電動機の極対数 Ｍ：固定子−回転子の相互インダクタンス Ｌr ：回転子の自己インダクタンス φγr ：γ軸回転子鎖交磁束数 ｉδS ：δ軸固定子電流 である。
【０００３】また、高回転領域では速度起電力が大きく
なり、ベクトル制御が不可能になるので、これを防ぐた
めにγ軸回転子鎖交磁束数を少なくする弱め界磁制御が
行なわれる。従来、このような誘導電動機における弱め
界磁の方法として、例えば特開昭５９−１４９７８５号
公報に開示されたものがある。この従来例では、図７に
示すように、回転子速度ωｒとインバ−タ（電圧型）の
直流電圧Ｖｄｃを検出し、Ｖｄｃ／ωｒが所定値以下の
領域では磁束φγr をＶｄｃ／ωｒに比例させて弱め制
御を行っている。
なり、ベクトル制御が不可能になるので、これを防ぐた
めにγ軸回転子鎖交磁束数を少なくする弱め界磁制御が
行なわれる。従来、このような誘導電動機における弱め
界磁の方法として、例えば特開昭５９−１４９７８５号
公報に開示されたものがある。この従来例では、図７に
示すように、回転子速度ωｒとインバ−タ（電圧型）の
直流電圧Ｖｄｃを検出し、Ｖｄｃ／ωｒが所定値以下の
領域では磁束φγr をＶｄｃ／ωｒに比例させて弱め制
御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｖｄｃ
／ωｒ若しくは１／ωｒに比例させて弱め制御を行う場
合、この比例係数は次の式（２）に示すようにモ−タ定
数に依存することになる。すなわち、ベクトル制御が可
能な磁束鎖交数の上限値φγrlimは、次式で表わされ
る。 φγrlim＝ｋ・（Ｍ／（ω・ＬS ））・Ｖｄｃ （２） 但し、 ｋ：定数 Ｍ：固定子−回転子間の相互インダクタンス ＬS ：固定子の自己インダクタンス ω：固定子電流の周波数 Ｖｄｃ：インバ−タの直流電源電圧 である。
／ωｒ若しくは１／ωｒに比例させて弱め制御を行う場
合、この比例係数は次の式（２）に示すようにモ−タ定
数に依存することになる。すなわち、ベクトル制御が可
能な磁束鎖交数の上限値φγrlimは、次式で表わされ
る。 φγrlim＝ｋ・（Ｍ／（ω・ＬS ））・Ｖｄｃ （２） 但し、 ｋ：定数 Ｍ：固定子−回転子間の相互インダクタンス ＬS ：固定子の自己インダクタンス ω：固定子電流の周波数 Ｖｄｃ：インバ−タの直流電源電圧 である。
【０００５】式（２）における相互インダクタンスＭ
は、回転子磁束鎖交数φγr を発生させるための励磁電
流ｉγS により変化する。 また、式（２）自体が実際
は近似式であり、ベクトル制御可能な磁束鎖交数の上限
値φγrlimは、すべり角周波数ωseとトルク電流ｉδS
にも依存しているので、モ−タ定数が変化した場合には
それに伴なって変化させる必要があり、単にＶｄｃ／ω
ｒに比例して磁束を弱めるだけでは不十分だという問題
がある。
は、回転子磁束鎖交数φγr を発生させるための励磁電
流ｉγS により変化する。 また、式（２）自体が実際
は近似式であり、ベクトル制御可能な磁束鎖交数の上限
値φγrlimは、すべり角周波数ωseとトルク電流ｉδS
にも依存しているので、モ−タ定数が変化した場合には
それに伴なって変化させる必要があり、単にＶｄｃ／ω
ｒに比例して磁束を弱めるだけでは不十分だという問題
がある。
【０００６】これらの条件全てを勘案した完全な制御は
難しいため、実際には式（２）における定数ｋを余裕を
見込んで小さな値に設定するような手法を取らざるを得
ない。しかし、そうするとモ−タを駆動するバッテリ電
源等の電力効率上得策ではないし、また制御上からは特
性の変動に追従・対応するように設定するのが望ましい
という問題がある。したがって本発明は、上述の問題点
に鑑み、モ−タ定数変化等の発生により弱め界磁が必要
な領域が変化した場合にも、これに追従・対応して安定
にベクトル制御を行うことができる誘導電動機のベクト
ル制御システムにおける磁束制御装置を提供することを
目的とする。
難しいため、実際には式（２）における定数ｋを余裕を
見込んで小さな値に設定するような手法を取らざるを得
ない。しかし、そうするとモ−タを駆動するバッテリ電
源等の電力効率上得策ではないし、また制御上からは特
性の変動に追従・対応するように設定するのが望ましい
という問題がある。したがって本発明は、上述の問題点
に鑑み、モ−タ定数変化等の発生により弱め界磁が必要
な領域が変化した場合にも、これに追従・対応して安定
にベクトル制御を行うことができる誘導電動機のベクト
ル制御システムにおける磁束制御装置を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の本発明は、外部より与えられた
トルク指令と磁束指令に従うように、誘導電動機に流す
一次電流の励磁電流成分とトルク電流成分をモ−タ定数
を用いて演算し、前記一次電流を制御するベクトル制御
システムにおいて、トルク電流成分を検出するトルク電
流検出手段１と、トルク電流指令と前記トルク電流検出
手段１の検出出力とよりトルク電流誤差を演算するトル
ク電流誤差演算手段２と、前記トルク電流誤差とトルク
電流誤差の基準値とを比較するトルク電流誤差比較手段
３と、前記トルク電流誤差演算手段２およびトルク電流
誤差比較手段３の出力に応じて決定される磁束補正値
を、外部より与えられた磁束指令値から減算すること
で、新たな磁束指令を演算する磁束指令補正手段４とを
有して、前記トルク電流誤差が所定値以上である場合に
は前記励磁電流成分を小さくするように構成されたもの
とした。
めに、請求項１に記載の本発明は、外部より与えられた
トルク指令と磁束指令に従うように、誘導電動機に流す
一次電流の励磁電流成分とトルク電流成分をモ−タ定数
を用いて演算し、前記一次電流を制御するベクトル制御
システムにおいて、トルク電流成分を検出するトルク電
流検出手段１と、トルク電流指令と前記トルク電流検出
手段１の検出出力とよりトルク電流誤差を演算するトル
ク電流誤差演算手段２と、前記トルク電流誤差とトルク
電流誤差の基準値とを比較するトルク電流誤差比較手段
３と、前記トルク電流誤差演算手段２およびトルク電流
誤差比較手段３の出力に応じて決定される磁束補正値
を、外部より与えられた磁束指令値から減算すること
で、新たな磁束指令を演算する磁束指令補正手段４とを
有して、前記トルク電流誤差が所定値以上である場合に
は前記励磁電流成分を小さくするように構成されたもの
とした。
【０００８】また、請求項２に記載の発明は、さらに、
外部から与えられるトルク指令の時間変化を検出するト
ルク指令変化量検出手段５と、該トルク指令変化量検出
手段５により検出したトルク指令変化量とトルク指令変
化量の基準値とを比較するトルク指令変化量比較手段６
とを有し、磁束指令補正手段は、前記トルク電流誤差演
算手段２、トルク電流誤差比較手段３およびトルク指令
変化量比較手段６の出力に応じて決定される磁束補正値
を外部より与えられた磁束指令値から減算することで新
たな磁束指令を演算するようにし、前記トルク電流誤差
が所定値以上であって且つトルク指令の時間変化が所定
値以下である場合に前記励磁電流成分を小さくするよう
に構成されたものとした。
外部から与えられるトルク指令の時間変化を検出するト
ルク指令変化量検出手段５と、該トルク指令変化量検出
手段５により検出したトルク指令変化量とトルク指令変
化量の基準値とを比較するトルク指令変化量比較手段６
とを有し、磁束指令補正手段は、前記トルク電流誤差演
算手段２、トルク電流誤差比較手段３およびトルク指令
変化量比較手段６の出力に応じて決定される磁束補正値
を外部より与えられた磁束指令値から減算することで新
たな磁束指令を演算するようにし、前記トルク電流誤差
が所定値以上であって且つトルク指令の時間変化が所定
値以下である場合に前記励磁電流成分を小さくするよう
に構成されたものとした。
【０００９】さらに請求項３に記載の発明はまた、トル
ク電流指令の時間変化を検出するトルク電流指令変化量
検出手段７と、該トルク電流指令変化量検出手段７によ
り検出したトルク電流指令変化量とトルク電流指令変化
量の基準値とを比較するトルク電流指令変化量比較手段
８とを有し、磁束指令補正手段は、前記トルク電流誤差
演算手段２、トルク電流誤差比較手段３およびトルク電
流指令変化量比較手段８の出力に応じて決定される磁束
補正値を外部より与えられた磁束指令値から減算するこ
とで新たな磁束指令を演算するようにし、前記トルク電
流誤差が所定値以上であって且つトルク電流指令の時間
変化が所定値以下である場合に前記励磁電流成分を小さ
くするように構成されたものとした。また、上記の小さ
くする励磁電流成分はそれぞれトルク電流誤差の２乗に
比例させて小さくされる。
ク電流指令の時間変化を検出するトルク電流指令変化量
検出手段７と、該トルク電流指令変化量検出手段７によ
り検出したトルク電流指令変化量とトルク電流指令変化
量の基準値とを比較するトルク電流指令変化量比較手段
８とを有し、磁束指令補正手段は、前記トルク電流誤差
演算手段２、トルク電流誤差比較手段３およびトルク電
流指令変化量比較手段８の出力に応じて決定される磁束
補正値を外部より与えられた磁束指令値から減算するこ
とで新たな磁束指令を演算するようにし、前記トルク電
流誤差が所定値以上であって且つトルク電流指令の時間
変化が所定値以下である場合に前記励磁電流成分を小さ
くするように構成されたものとした。また、上記の小さ
くする励磁電流成分はそれぞれトルク電流誤差の２乗に
比例させて小さくされる。
【００１０】
【作用】請求項１のものでは、トルク電流誤差演算手段
２においてトルク電流とトルク電流指令よりトルク電流
誤差を演算し、演算したトルク電流誤差をトルク電流誤
差比較手段３によりトルク誤差の基準値と比較する。そ
してトルク電流誤差が所定値以上であるとき、磁束指令
補正手段４がトルク電流誤差に応じた磁束補正値分を外
部からの磁束指令値から減算して新たな磁束指令とす
る。これにより、モ−タ定数変化に追従する磁束制御が
得られ、安定にベクトル制御を行うことができる。
２においてトルク電流とトルク電流指令よりトルク電流
誤差を演算し、演算したトルク電流誤差をトルク電流誤
差比較手段３によりトルク誤差の基準値と比較する。そ
してトルク電流誤差が所定値以上であるとき、磁束指令
補正手段４がトルク電流誤差に応じた磁束補正値分を外
部からの磁束指令値から減算して新たな磁束指令とす
る。これにより、モ−タ定数変化に追従する磁束制御が
得られ、安定にベクトル制御を行うことができる。
【００１１】請求項２のものでは、さらにトルク指令の
変化量をトルク指令変化量検出手段５により検出し、ト
ルク指令変化量をトルク指令変化量比較手段６で基準値
と比較する。そしてトルク電流誤差が所定値以上で、ト
ルク指令の時間変化が所定値以下のとき、磁束指令補正
手段がトルク電流誤差およびトルク指令変化量に応じた
磁束補正値分を外部からの磁束指令値から減算して新た
な磁束指令とする。
変化量をトルク指令変化量検出手段５により検出し、ト
ルク指令変化量をトルク指令変化量比較手段６で基準値
と比較する。そしてトルク電流誤差が所定値以上で、ト
ルク指令の時間変化が所定値以下のとき、磁束指令補正
手段がトルク電流誤差およびトルク指令変化量に応じた
磁束補正値分を外部からの磁束指令値から減算して新た
な磁束指令とする。
【００１２】また請求項３のものでは、トルク電流指令
の変化量をトルク電流指令変化量検出手段７により検出
し、トルク電流指令変化量をトルク電流指令変化量比較
手段８で基準値と比較する。そしてトルク電流誤差が所
定値以上で、トルク電流指令の時間変化が所定値以下の
場合には、磁束指令補正手段がトルク電流誤差およびト
ルク電流指令変化量に応じた磁束補正値分を外部からの
磁束指令値から減算して新たな磁束指令とする。請求項
２、３のものでは、変化するパラメータをさらに取り込
んで磁束補正値に反映させているので、一層安定なベク
トル制御が行なわれる。
の変化量をトルク電流指令変化量検出手段７により検出
し、トルク電流指令変化量をトルク電流指令変化量比較
手段８で基準値と比較する。そしてトルク電流誤差が所
定値以上で、トルク電流指令の時間変化が所定値以下の
場合には、磁束指令補正手段がトルク電流誤差およびト
ルク電流指令変化量に応じた磁束補正値分を外部からの
磁束指令値から減算して新たな磁束指令とする。請求項
２、３のものでは、変化するパラメータをさらに取り込
んで磁束補正値に反映させているので、一層安定なベク
トル制御が行なわれる。
【００１３】
【実施例】図２は本発明の実施例を示す誘導電動機のベ
クトル制御システムの構成図である。まず、誘導電動機
であるモータ２１を制御するベクトル制御ブロック２０
には、指令値として磁束指令φγr*とトルク指令Ｔe*が
入力する。電流演算器２６は、これらの指令よりトルク
電流指令ｉδS*と励磁電流指令ｉγS*を演算する。ただ
し、電流演算器２６に入力される磁束指令φγr*は、後
述するように所定の条件下で調整される。
クトル制御システムの構成図である。まず、誘導電動機
であるモータ２１を制御するベクトル制御ブロック２０
には、指令値として磁束指令φγr*とトルク指令Ｔe*が
入力する。電流演算器２６は、これらの指令よりトルク
電流指令ｉδS*と励磁電流指令ｉγS*を演算する。ただ
し、電流演算器２６に入力される磁束指令φγr*は、後
述するように所定の条件下で調整される。
【００１４】インバ−タ２２の出力側に設けられた電流
センサ１８u と１８v により、線電流ｉu 、ｉv が検出
される。そして３相／γ−δ座標変換器２４が、これら
線電流ｉu 、ｉv を座標変換して、トルク電流ｉδS 、
励磁電流ｉγS を求める。電流演算器２６から出力され
たトルク電流指令ｉδS*、および励磁電流指令ｉγS*
は、減算器３０、３１でそれぞれトルク電流ｉδS 、励
磁電流ｉγS で減算されたあと、ＰＩ段２５でＰＩ制御
された結果がγ−δ／３相座標変換器２３へ入力され
る。
センサ１８u と１８v により、線電流ｉu 、ｉv が検出
される。そして３相／γ−δ座標変換器２４が、これら
線電流ｉu 、ｉv を座標変換して、トルク電流ｉδS 、
励磁電流ｉγS を求める。電流演算器２６から出力され
たトルク電流指令ｉδS*、および励磁電流指令ｉγS*
は、減算器３０、３１でそれぞれトルク電流ｉδS 、励
磁電流ｉγS で減算されたあと、ＰＩ段２５でＰＩ制御
された結果がγ−δ／３相座標変換器２３へ入力され
る。
【００１５】γ−δ／３相座標変換器２３は、これらを
座標変換して３相の電圧指令Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*をインバ
−タ２２へ出力し、インバ−タ２２は、この指令に従っ
てＰＷＭにより直流／交流変換を行い、誘導電動機２１
に電流を供給する。なお、トルク電流指令ｉδS*と後述
する磁束指令φγr*’を基に、すべり周波数演算器２７
によりすべり周波数ωseが演算される。このすべり周波
数ωseと、速度センサ１７により検出する電動機回転速
度ωｒが加算器３２で加算され、この加算値が積分器２
８により積分されて、γ−δ／３相座標変換器２３、お
よび３相／γ−δ座標変換器２４における座標変換の際
に必要な電動機印加電圧の位相θが求められるようにな
っている。以上の構成により磁束とトルク電流を制御す
るベクトル制御ブロック２０は、既に公知のベクトル制
御装置である。
座標変換して３相の電圧指令Ｖu*、Ｖv*、Ｖw*をインバ
−タ２２へ出力し、インバ−タ２２は、この指令に従っ
てＰＷＭにより直流／交流変換を行い、誘導電動機２１
に電流を供給する。なお、トルク電流指令ｉδS*と後述
する磁束指令φγr*’を基に、すべり周波数演算器２７
によりすべり周波数ωseが演算される。このすべり周波
数ωseと、速度センサ１７により検出する電動機回転速
度ωｒが加算器３２で加算され、この加算値が積分器２
８により積分されて、γ−δ／３相座標変換器２３、お
よび３相／γ−δ座標変換器２４における座標変換の際
に必要な電動機印加電圧の位相θが求められるようにな
っている。以上の構成により磁束とトルク電流を制御す
るベクトル制御ブロック２０は、既に公知のベクトル制
御装置である。
【００１６】弱め界磁制御を行う弱め界磁ブロック１０
では、まず、比較器１１において、トルク電流指令ｉδ
S*からトルク電流ｉδS を減算する減算器３０からの出
力値が、所定の基準値と比較される。また、トルク指令
Ｔe* を微分回路１６により微分した時間微分値を基準
値と比較する比較器１２が設けられている。
では、まず、比較器１１において、トルク電流指令ｉδ
S*からトルク電流ｉδS を減算する減算器３０からの出
力値が、所定の基準値と比較される。また、トルク指令
Ｔe* を微分回路１６により微分した時間微分値を基準
値と比較する比較器１２が設けられている。
【００１７】比較器１１、１２の出力はゲ−ト１３へ入
力され、ゲ−ト１３は（ｉδS*−ｉδS ）が基準値より
大きく、トルク指令Ｔe*の時間微分値が基準値より小さ
いときに出力が「Ｈ」になる。この「Ｈ」出力によりア
クティブとなる弱め界磁演算器１５が設けられ、トルク
電流指令ｉδS*からトルク電流ｉδS を減算した減算器
３０からの出力値を基に、弱める界磁の大きさφW を出
力する。そして、外部から与えられる磁束指令φγr*
は、減算器３３においてφW を減じられて磁束指令φγ
r*ｃｏｍｐとなる。このφγr*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に
通してφγr*’とされたものが、先の電流演算器２６お
よびすべり周波数演算器２７に入力されるようになって
いる。
力され、ゲ−ト１３は（ｉδS*−ｉδS ）が基準値より
大きく、トルク指令Ｔe*の時間微分値が基準値より小さ
いときに出力が「Ｈ」になる。この「Ｈ」出力によりア
クティブとなる弱め界磁演算器１５が設けられ、トルク
電流指令ｉδS*からトルク電流ｉδS を減算した減算器
３０からの出力値を基に、弱める界磁の大きさφW を出
力する。そして、外部から与えられる磁束指令φγr*
は、減算器３３においてφW を減じられて磁束指令φγ
r*ｃｏｍｐとなる。このφγr*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に
通してφγr*’とされたものが、先の電流演算器２６お
よびすべり周波数演算器２７に入力されるようになって
いる。
【００１８】つぎに、動作について説明する。まず、上
のようなベクトル制御ブロックでベクトル制御を行った
場合、誘導電動機２１の回転子の磁束鎖交数φγr の関
係は、次式（３）で表わされる。
のようなベクトル制御ブロックでベクトル制御を行った
場合、誘導電動機２１の回転子の磁束鎖交数φγr の関
係は、次式（３）で表わされる。
【数１】 但し、 ω：固定子電流の周波数 ωse：すべり周波数 ＬS ：固定子の自己インダクタンス Ｌｒ：回転子の自己インダクタンス Ｍ：固定子−回転子間相互インダクタンス ＲS ：固定子巻線抵抗 Ｒr ：回転子の抵抗 Ｖｄｃ：直流電源電圧 ｉδS ：トルク電流 ａ：ＰＷＭの変調度 である。
【００１９】また、上式の変調度は、０≦ａ≦１ であ
るので、ベクトル制御を成立させるには、回転子の磁束
鎖交数φγr は次の式（４）の関係が必要である。
るので、ベクトル制御を成立させるには、回転子の磁束
鎖交数φγr は次の式（４）の関係が必要である。
【数２】
【００２０】逆に、式（４）を満たしていない（φγr
が大きすぎる）場合は、トルク電流ｉδS が制御不能に
なる。なぜならば、式（３）を変形すると次の式（５）
になり、変調度をａ＝１ としてもベクトル制御に必要
なトルク電流を流すことが不可能になるためである。
が大きすぎる）場合は、トルク電流ｉδS が制御不能に
なる。なぜならば、式（３）を変形すると次の式（５）
になり、変調度をａ＝１ としてもベクトル制御に必要
なトルク電流を流すことが不可能になるためである。
【数３】
【００２１】従って、この場合は、トルク電流ｉδS は
トルク電流指令値ｉδS*より小さな値となってしまうの
で、トルク電流ｉδS とトルク電流指令値ｉδS*の差が
所定値以上になった場合は、電動機２１の磁束を弱める
弱め界磁制御を行う。一方、過渡的にトルク電流ｉδS
とトルク電流指令ｉδS*の偏差が大きくなった場合に
も、弱め界磁を行ってしまうことを防止するため、トル
ク指令値Ｔe*の時間変化が所定値以下の場合にのみ、弱
め界磁制御を行うように条件づけを行っている。これに
より、直流電源電圧が低下した場合や高回転領域でも良
好な制御が行なわれる。
トルク電流指令値ｉδS*より小さな値となってしまうの
で、トルク電流ｉδS とトルク電流指令値ｉδS*の差が
所定値以上になった場合は、電動機２１の磁束を弱める
弱め界磁制御を行う。一方、過渡的にトルク電流ｉδS
とトルク電流指令ｉδS*の偏差が大きくなった場合に
も、弱め界磁を行ってしまうことを防止するため、トル
ク指令値Ｔe*の時間変化が所定値以下の場合にのみ、弱
め界磁制御を行うように条件づけを行っている。これに
より、直流電源電圧が低下した場合や高回転領域でも良
好な制御が行なわれる。
【００２２】この場合の弱め界磁ブロックにおける動作
としては、図２に示すゲ−ト１３が比較器１１、１２の
出力により「Ｈ」になった場合、弱め界磁演算器１５が
アクティブになり、「Ｌ」の場合には出力が０になる。
弱め界磁演算器１５は、トルク電流指令ｉδS*とトルク
電流ｉδS の差から演算した値をアクティブ時に出力す
る。この出力が弱める界磁の大きさφW となる。
としては、図２に示すゲ−ト１３が比較器１１、１２の
出力により「Ｈ」になった場合、弱め界磁演算器１５が
アクティブになり、「Ｌ」の場合には出力が０になる。
弱め界磁演算器１５は、トルク電流指令ｉδS*とトルク
電流ｉδS の差から演算した値をアクティブ時に出力す
る。この出力が弱める界磁の大きさφW となる。
【００２３】例えば、φW ＝ｋ（ｉδS*−ｉδS ）2 と
し、外部から与えられる磁束指令φγr*からこのφW を
減算器３３で減じたものが、弱め界磁を行った磁束指令
φγr*ｃｏｍｐとなる。ここでは、上記φγr*ｃｏｍｐ
が急激に変化すると大きな過渡電流が流れるので、φγ
r*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に通してφγr*’としたものを
用いるようにしている。
し、外部から与えられる磁束指令φγr*からこのφW を
減算器３３で減じたものが、弱め界磁を行った磁束指令
φγr*ｃｏｍｐとなる。ここでは、上記φγr*ｃｏｍｐ
が急激に変化すると大きな過渡電流が流れるので、φγ
r*ｃｏｍｐをＬＰＦ１４に通してφγr*’としたものを
用いるようにしている。
【００２４】この弱め界磁ブロックの動作をまとめたの
が図３に示す動作表である。図の表のように、比較器１
１と比較器１２の出力が各々「Ｈ」、「Ｌ」のとき、つ
まりトルク電流指令ｉδS*とトルク電流ｉδS の差が基
準値以上であって、且つトルク指令Ｔe*の時間変化が所
定値以下である場合には、磁束指令φγr*ｃｏｍｐは外
部からの磁束指令φγr*からｋ（ｉδS*−ｉδS ）2 だ
け磁束を弱めた値となる。
が図３に示す動作表である。図の表のように、比較器１
１と比較器１２の出力が各々「Ｈ」、「Ｌ」のとき、つ
まりトルク電流指令ｉδS*とトルク電流ｉδS の差が基
準値以上であって、且つトルク指令Ｔe*の時間変化が所
定値以下である場合には、磁束指令φγr*ｃｏｍｐは外
部からの磁束指令φγr*からｋ（ｉδS*−ｉδS ）2 だ
け磁束を弱めた値となる。
【００２５】すなわち、トルク電流指令ｉδS*にトルク
電流ｉδS が追従しない状態は、磁束指令φγr*が大き
すぎる場合、あるいはトルク指令変化またはトルク電流
指令変化が大きい場合に発生するが、後者の場合に弱め
界磁を実行してしまうのを防止するため、微分回路１
６、比較器１２およびゲート１３により、トルク指令Ｔ
e*の時間変化が基準値以下である場合にのみ界磁を弱め
るように条件制御している。
電流ｉδS が追従しない状態は、磁束指令φγr*が大き
すぎる場合、あるいはトルク指令変化またはトルク電流
指令変化が大きい場合に発生するが、後者の場合に弱め
界磁を実行してしまうのを防止するため、微分回路１
６、比較器１２およびゲート１３により、トルク指令Ｔ
e*の時間変化が基準値以下である場合にのみ界磁を弱め
るように条件制御している。
【００２６】比較器１１と比較器１２の出力が上記以外
の場合は、図３の表に示すように弱め界磁の必要がない
ので、φγr*ｃｏｍｐ＝φγr*とする。このようにし
て、上記作用により式（４）を満足するように磁束φγ
r が制御されるから、安定にベクトル制御が実行でき
る。とくにトルク指令の時間変化によるチェックは、例
えば外部の被駆動側のウエイトが大きい場合に有効であ
る。
の場合は、図３の表に示すように弱め界磁の必要がない
ので、φγr*ｃｏｍｐ＝φγr*とする。このようにし
て、上記作用により式（４）を満足するように磁束φγ
r が制御されるから、安定にベクトル制御が実行でき
る。とくにトルク指令の時間変化によるチェックは、例
えば外部の被駆動側のウエイトが大きい場合に有効であ
る。
【００２７】図４は、上記実施例による弱め界磁を適用
した電動機の出力トルクのシミュレ−ション結果を示す
図であり、図５は、磁束指令を一定に保ち、弱め界磁を
行わない従来の場合のシミュレ−ション結果を示す図で
ある。両図を比較すると、図５の場合においては、回転
数が上昇し磁束の上限値が磁束指令値以下となるｔ１以
降では、出力トルクはトルク指令に追従できずトルク指
令より小さくなり、また大きく振動してしまう。一方、
図４の本実施例では、小さなトルク振動は見られるが出
力トルクはほぼトルク指令に追従しており、従来例に比
較してはるかに安定なベクトル制御が実行されている。
した電動機の出力トルクのシミュレ−ション結果を示す
図であり、図５は、磁束指令を一定に保ち、弱め界磁を
行わない従来の場合のシミュレ−ション結果を示す図で
ある。両図を比較すると、図５の場合においては、回転
数が上昇し磁束の上限値が磁束指令値以下となるｔ１以
降では、出力トルクはトルク指令に追従できずトルク指
令より小さくなり、また大きく振動してしまう。一方、
図４の本実施例では、小さなトルク振動は見られるが出
力トルクはほぼトルク指令に追従しており、従来例に比
較してはるかに安定なベクトル制御が実行されている。
【００２８】図６は発明の第２の実施例を示す。これ
は、図２における微分回路１６のかわりに、電流演算器
２６から出力されるトルク電流指令ｉδS*の時間微分値
を比較器１２’へ送出する微分回路１６’を設けたもの
である。比較器１２’は、トルク電流指令ｉδS*の時間
微分値が基準値より小さいときにＨを出力する。その他
の構成は第１の実施例と同じである。
は、図２における微分回路１６のかわりに、電流演算器
２６から出力されるトルク電流指令ｉδS*の時間微分値
を比較器１２’へ送出する微分回路１６’を設けたもの
である。比較器１２’は、トルク電流指令ｉδS*の時間
微分値が基準値より小さいときにＨを出力する。その他
の構成は第１の実施例と同じである。
【００２９】ゲ−ト１３は、（ｉδS*−ｉδS ）が基準
値より大きく、トルク電流指令ｉδS*の時間微分値が基
準値より小さいときに出力がＨになり、弱め界磁演算器
１５がアクティブとなって弱め界磁を行うように構成さ
れている。これにより、図４に示されたのと同様に安定
なベクトル制御が実行される。この実施例のトルク電流
指令の時間変化によるチェックは、とくに当該システム
をモータを急に加減速する用途に適用する場合に有効で
ある。
値より大きく、トルク電流指令ｉδS*の時間微分値が基
準値より小さいときに出力がＨになり、弱め界磁演算器
１５がアクティブとなって弱め界磁を行うように構成さ
れている。これにより、図４に示されたのと同様に安定
なベクトル制御が実行される。この実施例のトルク電流
指令の時間変化によるチェックは、とくに当該システム
をモータを急に加減速する用途に適用する場合に有効で
ある。
【００３０】以上のように第１および第２の実施例は、
システムの外部のウエイトが大きいときやモータを急に
加減速する用途に有効であるから、制御条件により適宜
使い分けることもできるし、さらには、微分回路１６、
１６’の双方とも備えて、常に一方が検出、他方が監視
動作を受け持つように構成することもできる。
システムの外部のウエイトが大きいときやモータを急に
加減速する用途に有効であるから、制御条件により適宜
使い分けることもできるし、さらには、微分回路１６、
１６’の双方とも備えて、常に一方が検出、他方が監視
動作を受け持つように構成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、トルク
電流誤差が所定値以上であるとき、磁束を弱める弱め界
磁を行うように構成したので、モ−タ定数変化に追従す
る磁束制御が得られ、安定にベクトル制御を行うことが
できる。そしてさらに、トルク指令の時間変化、あるい
はトルク電流指令の時間変化が所定値以下であることを
も条件に加えることにより、トルク指令変化やトルク電
流指令変化が大きい場合にまで逆に上記弱め界磁が実行
されてしまうのが防止され、必要な場合にのみ限定しな
がら確実に弱め界磁がなされて安定なベクトル制御が行
なわれる。
電流誤差が所定値以上であるとき、磁束を弱める弱め界
磁を行うように構成したので、モ−タ定数変化に追従す
る磁束制御が得られ、安定にベクトル制御を行うことが
できる。そしてさらに、トルク指令の時間変化、あるい
はトルク電流指令の時間変化が所定値以下であることを
も条件に加えることにより、トルク指令変化やトルク電
流指令変化が大きい場合にまで逆に上記弱め界磁が実行
されてしまうのが防止され、必要な場合にのみ限定しな
がら確実に弱め界磁がなされて安定なベクトル制御が行
なわれる。
【図１】本発明の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】実施例における動作状況を示す図である。
【図４】実施例におけるモ−タ−の出力トルクのシミュ
レ−ション結果を示す図である。
レ−ション結果を示す図である。
【図５】従来のモ−タ−の出力トルクのシミュレ−ショ
ン結果を示す図である。
ン結果を示す図である。
【図６】第２の実施例を示すブロック図である。
【図７】従来のモ−タ−の回転数と磁束の特性図であ
る。
る。
１ トルク電流検出手段 ２ トルク電流誤差演算手段 ３ トルク電流誤差比較手段 ４ 磁束指令補正手段 ５ トルク指令変化量検出手段 ６ トルク指令変化量比較手段 ７ トルク電流指令変化量検出手段 ８ トルク電流指令変化量比較手段 １０ 弱め界磁ブロック １１、１２、１２’ 比較器 １３ ゲ−ト １４ ＬＰＦ １５ 弱め界磁演算器 １６、１６’ 微分回路 １７ 速度センサ １８u 、１８v 電流センサ ２０ ベクトル制御ブロック ２１ モータ ２２ インバ−タ ２３ γ−δ／３相座標変換器 ２４ ３相／γ−δ座標変換器 ２５ ＰＩ段 ２６ 電流演算器 ２７ すべり周波数演算器 ２８ 積分器 ３０、３１、３３ 減算器 ３２ 加算器
Claims (4)
- 【請求項１】 外部より与えられたトルク指令と磁束指
令に従うように、誘導電動機に流す一次電流の励磁電流
成分とトルク電流成分をモ−タ定数を用いて演算し、前
記一次電流を制御するベクトル制御システムにおいて、
トルク電流成分を検出するトルク電流検出手段と、トル
ク電流指令と前記トルク電流検出手段の検出出力とより
トルク電流誤差を演算するトルク電流誤差演算手段と、
前記トルク電流誤差とトルク電流誤差の基準値とを比較
するトルク電流誤差比較手段と、前記トルク電流誤差演
算手段およびトルク電流誤差比較手段の出力に応じて決
定される磁束補正値を、外部より与えられた磁束指令値
から減算することで、新たな磁束指令を演算する磁束指
令補正手段とを有して、前記トルク電流誤差が所定値以
上である場合には前記励磁電流成分を小さくするように
構成されたことを特徴とする誘導電動機のベクトル制御
システムにおける磁束制御装置。 - 【請求項２】 外部より与えられたトルク指令と磁束指
令に従うように、誘導電動機に流す一次電流の励磁電流
成分とトルク電流成分をモ−タ定数を用いて演算し、前
記一次電流を制御するベクトル制御システムにおいて、
トルク電流成分を検出するトルク電流検出手段と、トル
ク電流指令と前記トルク電流検出手段の検出出力とより
トルク電流誤差を演算するトルク電流誤差演算手段と、
前記トルク電流誤差とトルク電流誤差の基準値とを比較
するトルク電流誤差比較手段と、外部から与えられるト
ルク指令の時間変化を検出するトルク指令変化量検出手
段と、該トルク指令変化量検出手段により検出したトル
ク指令変化量とトルク指令変化量の基準値とを比較する
トルク指令変化量比較手段と、前記トルク電流誤差演算
手段、トルク電流誤差比較手段およびトルク指令変化量
比較手段の出力に応じて決定される磁束補正値を外部よ
り与えられた磁束指令値から減算することで新たな磁束
指令を演算する磁束指令補正手段とを有し、前記トルク
電流誤差が所定値以上であって且つトルク指令の時間変
化が所定値以下である場合に前記励磁電流成分を小さく
するように構成されたことを特徴とする誘導電動機のベ
クトル制御システムにおける磁束制御装置。 - 【請求項３】 外部より与えられたトルク指令と磁束指
令に従うように、誘導電動機に流す一次電流の励磁電流
成分とトルク電流成分をモ−タ定数を用いて演算し、前
記一次電流を制御するベクトル制御システムにおいて、
トルク電流成分を検出するトルク電流検出手段と、トル
ク電流指令と前記トルク電流検出手段の検出出力とより
トルク電流誤差を演算するトルク電流誤差演算手段と、
前記トルク電流誤差とトルク電流誤差の基準値とを比較
するトルク電流誤差比較手段と、トルク電流指令の時間
変化を検出するトルク電流指令変化量検出手段と、該ト
ルク電流指令変化量検出手段により検出したトルク電流
指令変化量とトルク電流指令変化量の基準値とを比較す
るトルク電流指令変化量比較手段と、前記トルク電流誤
差演算手段、トルク電流誤差比較手段およびトルク電流
指令変化量比較手段の出力に応じて決定される磁束補正
値を外部より与えられた磁束指令値から減算することで
新たな磁束指令を演算する磁束指令補正手段とを有し、
前記トルク電流誤差が所定値以上であって且つトルク電
流指令の時間変化が所定値以下である場合に前記励磁電
流成分を小さくするように構成されたことを特徴とする
誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装
置。 - 【請求項４】前記磁束指令補正手段は、前記トルク電流
誤差の２乗に比例させて前記励磁電流成分を小さくする
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の誘導電動
機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347822A JPH07194199A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5347822A JPH07194199A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194199A true JPH07194199A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18392836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5347822A Withdrawn JPH07194199A (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 誘導電動機のベクトル制御システムにおける磁束制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07194199A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356260B1 (ko) * | 1998-10-01 | 2002-10-18 | 가부시끼가이샤 도시바 | 전동기 제어 장치 |
| JP2015100834A (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | アイダエンジニアリング株式会社 | プレス機械の運転方法およびプレス機械の制御装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5347822A patent/JPH07194199A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100356260B1 (ko) * | 1998-10-01 | 2002-10-18 | 가부시끼가이샤 도시바 | 전동기 제어 장치 |
| JP2015100834A (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | アイダエンジニアリング株式会社 | プレス機械の運転方法およびプレス機械の制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |