JPH07337100A - Torque controller in vector control system for induction motor - Google Patents

Torque controller in vector control system for induction motor

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JPH07337100A
JPH07337100A JP6129386A JP12938694A JPH07337100A JP H07337100 A JPH07337100 A JP H07337100A JP 6129386 A JP6129386 A JP 6129386A JP 12938694 A JP12938694 A JP 12938694A JP H07337100 A JPH07337100 A JP H07337100A
Authority
JP
Japan
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speed
deviation
value
output
observer
Prior art date
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Pending
Application number
JP6129386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Yamada
哲夫 山田
Tadashi Ashikaga
正 足利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07337100A publication Critical patent/JPH07337100A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve torque control performance when a low resolution speed detector is employed. CONSTITUTION:An induction motor 1 is subjected to PWM control through a PWM inverter 2 which is controlled through a PWM circuit 3. The PWM circuit 3 is controlled by means of the sum of outputs from a noninterference operating section 4 and ACR amplifiers 5, 6 for (d) and (q) axes. A slip frequency operating section 7 operates a slip frequency omegas by multiplying the quotient, obtained by dividing a torque command j1q* by an excitation command i1d*, by the quotient, obtained by dividing the secondary resistance R2 by the secondary inductance L2, The slip frequency omegas is added to omegar fed from a speed detection circuit 8 and the sum omega1 is delivered to the noninterference operating section 4 and the PWM section 3. A three-phase/two-phase coordinate converting section 9 is fed with iu, iw among outputs from the PWM inverter 2.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は低分解能の速度センサ
を用いた極低速域の速度推定オブザーバを電気自動車な
どのトルク制御系へ適用した誘導電動機のベクトル制御
系のトルク制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a torque control device for a vector control system of an induction motor in which an extremely low speed speed estimation observer using a low resolution speed sensor is applied to a torque control system of an electric vehicle or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】低分解能のロータリー・エンコーダを用
いた速度制御系では、極低速域においてエンコーダパル
ス間隔が速度制御周期より長くなり、速度制御周期間に
正確な速度情報が得られなく。このため、極低速域で
は、速度制御系が不安定になり易く、速度制御の応答を
上げることが困難になる。このような理由からサーボモ
ータやエレベータ等のような位置決め精度を要求される
用途では速度検出器(速度センサ)としてレゾルバや高
パルス出力のエンコーダが用いられてきた。しかし、最
近ではオブザーバを用いて低速域の速度を推定すること
により、低分解能のエンコーダを用いても極低速域の速
度制御を安定に行うことができる方式がいくつも提案さ
れている。
2. Description of the Related Art In a speed control system using a low resolution rotary encoder, an encoder pulse interval becomes longer than a speed control cycle in an extremely low speed range, and accurate speed information cannot be obtained during the speed control cycle. Therefore, in the extremely low speed range, the speed control system is likely to become unstable, and it becomes difficult to improve the response of the speed control. For these reasons, resolvers and encoders with high pulse outputs have been used as speed detectors (speed sensors) in applications requiring positioning accuracy such as servo motors and elevators. However, recently, several methods have been proposed in which the speed control in the extremely low speed range can be stably performed even by using the low resolution encoder by estimating the speed in the low speed range using an observer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このうち最小次元の負
荷トルクオブザーバを用いた極低速域の速度推定方法を
用いて速度推定精度に特に影響を与えるモータイナーシ
ャの推定法について検討した。しかし、極低速域ではエ
ンコーダパルス間隔が長くなるために、トルク推定の安
定性を考慮して、オブザーバゲインは通常より小さく設
定する必要がある。
Among these, the method of estimating the motor inertia that particularly affects the speed estimation accuracy by using the speed estimation method in the extremely low speed region using the minimum dimension load torque observer was examined. However, since the encoder pulse interval becomes long in the extremely low speed range, it is necessary to set the observer gain smaller than usual in consideration of the stability of torque estimation.

【0004】そのために、速度推定オブザーバより同時
に推定できる負荷トルク推定値を用いて外乱補償を行お
うとすると、高速域での外乱抑圧効果が低下するという
問題が発生する。
Therefore, when attempting to perform disturbance compensation using the load torque estimated value which can be estimated simultaneously by the speed estimation observer, there arises a problem that the disturbance suppressing effect in the high speed range is deteriorated.

【0005】また、近年、地球環境の改善のために電気
自動車の研究と実用化の検討が積極的に進められてい
る。電気自動車の実用化への課題としては、コスト、効
率、小型化、信頼性などが上げられる。この中で、モー
タ小型化のために高速化(10000rpm以上)の研
究が行われている。しかし、1万回転程度になると、速
度センサの機械的強度の問題から、標準のロータリーエ
ンコーダが適用できなくなる。そのため、磁気抵抗素子
と磁性体歯車を用いた非接触のギアパルス式センサ等
が、歯車の加工の制約から1回転当たりのパルス数が6
0〜120P/R程度になる。このため、低速域の広範
囲に渡り、正確な速度情報が得られなくので、速度オブ
ザーバ等を用いた特性改善が必要となってきている。
Further, in recent years, in order to improve the global environment, research and practical application of electric vehicles have been actively promoted. Challenges to the practical application of electric vehicles include cost, efficiency, miniaturization, and reliability. Among them, studies are being made to increase the speed (10,000 rpm or more) in order to downsize the motor. However, at about 10,000 revolutions, the standard rotary encoder cannot be applied because of the mechanical strength of the speed sensor. Therefore, a non-contact gear pulse sensor that uses a magnetoresistive element and a magnetic gear has a pulse number of 6 per rotation due to the restriction of gear processing.
It becomes about 0 to 120 P / R. For this reason, accurate speed information cannot be obtained over a wide range of low speed regions, so that it is necessary to improve the characteristics using a speed observer or the like.

【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、低分解能の速度検出器を用いたときのトルク制御
性能を改善した誘導電動機のベクトル制御系のトルク制
御装置提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a torque control device for a vector control system of an induction motor, which has improved torque control performance when a low-resolution speed detector is used. To do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、第1発明は、PWMインバータと、
このPWMインバータで駆動される誘導電動機と、この
誘導電動機の速度をパルス出力として送出する非接触で
低分解能の速度検出器と、最小次元の負荷トルク推定値
オブザーバを速度制御周期と速度検出周期とにおける離
散系モデルに変換し、前記速度検出器から出力されるパ
ルス間隔での速度を推定する速度推定オブザーバと、ト
ルク指令と励磁指令および前記速度推定オブザーバから
出力される角周波数とが入力され、出力に前記PWMイ
ンバータ駆動用出力を送出するベクトル制御系とを備え
たことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a PWM inverter,
An induction motor driven by this PWM inverter, a non-contact, low-resolution speed detector that sends the speed of this induction motor as a pulse output, a minimum-dimensional load torque estimated value observer, and a speed control cycle and a speed detection cycle. Converted to a discrete system model in, the speed estimation observer for estimating the speed at the pulse interval output from the speed detector, the torque command and the excitation command and the angular frequency output from the speed estimation observer is input, A vector control system for sending the output for driving the PWM inverter to the output is provided.

【0008】第2発明は、前記速度推定オブザーバが、
トルク指令と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモ
デル機械時定数で積分してモデル出力推定値を得る第1
演算部と、この第1演算部で得られたモデル出力推定値
からパルス間隔における平均値を得る第2演算部と、こ
の第2演算部の出力と速度検出器から出力されるパルス
変化時に求まる平均値速度との偏差を算出する第1偏差
部と、この第1偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲ
イン倍して前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイ
ン部と、前記第1演算部のモデル出力推定値と前記第1
偏差部の偏差値との偏差を求める第2偏差部とからな
り、前記第2偏差部で求められた偏差値を速度推定値と
して出力することを特徴とするものである。
According to a second invention, the speed estimation observer is
First, the deviation between the torque command and the load torque estimated value is integrated by the observer model mechanical time constant to obtain the model output estimated value.
The calculation unit, the second calculation unit that obtains the average value in the pulse interval from the model output estimated value obtained by the first calculation unit, and the output of the second calculation unit and the pulse change output from the speed detector A first deviation unit that calculates a deviation from the average value speed, an observer gain unit that multiplies the deviation value obtained by the first deviation unit by an observer gain to obtain the load torque estimated value, and a model of the first calculation unit. Output estimation value and the first
It is characterized in that it comprises a second deviation unit for obtaining a deviation from the deviation value of the deviation unit, and outputs the deviation value obtained by the second deviation unit as an estimated speed value.

【0009】第3発明は、前記第2演算部が速度制御周
期と速度検出周期とのタイミングずれを補正する手段で
構成したことを特徴とするものである。
A third aspect of the invention is characterized in that the second arithmetic unit is constituted by means for correcting the timing deviation between the speed control cycle and the speed detection cycle.

【0010】第4発明は、前記負荷トルク推定値と第1
偏差部の出力から速度偏差の差分を速度偏差差分算出部
で算出し、算出された値を第1演算部で得られたモデル
出力推定値に補正値として加算し、その加算値をパルス
間隔における平均値を得る第2演算部に供給したことを
特徴とするものである。
A fourth aspect of the present invention is the load torque estimated value and the first aspect.
The difference between the speed deviations is calculated from the output of the deviation unit by the speed deviation difference calculation unit, and the calculated value is added as a correction value to the model output estimated value obtained by the first calculation unit. It is characterized in that it is supplied to the second arithmetic unit for obtaining the average value.

【0011】第5発明は、前記速度偏差差分算出部が、
負荷トルク推定値が入力され、出力に負荷トルク推定値
との積算値が得られる次のサンプル時点で切り換えられ
るオブザーバゲイン逆数部と、この逆数部の出力と第1
偏差部の出力との偏差から出力に速度偏差を得る偏差部
と、この偏差部から得られる速度偏差差分を積分して出
力に補正値を得る積分器とからなり、逆数部の出力を第
2偏差部に供給して、その出力に速度推定値を送出する
ようにしたことを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the invention, the speed deviation difference calculating section is
The observer gain reciprocal part that is switched at the next sampling time when the load torque estimated value is input and the output is integrated with the load torque estimated value, and the output of this reciprocal part and the first
The output of the reciprocal part is composed of a deviation part for obtaining a speed deviation from the deviation from the output of the deviation part, and an integrator for integrating the speed deviation difference obtained from the deviation part to obtain a correction value for the output. It is characterized in that the speed estimation value is supplied to the deviation portion and is output to the output thereof.

【0012】第6発明は、偏差部で得られた速度偏差差
分をオブザーバモデル機械時定数で積分してモデル出力
推定値を得る積分器へ、次のサンプルのときのみ加算し
てモデル出力推定値を補正したことを特徴とするもので
ある。
According to a sixth aspect of the present invention, a model output estimated value is added to an integrator which obtains a model output estimated value by integrating a velocity deviation difference obtained by a deviation unit with an observer model mechanical time constant only at the next sample. It is characterized in that

【0013】第7発明は、前記オブザーバゲイン部を、
ある速度以上と以下で2段階に切換るようにようにした
ことを特徴とするものである。
According to a seventh invention, the observer gain section is
It is characterized in that the speed is switched in two steps above and below a certain speed.

【0014】第8発明は、オブザーバゲイン部を固定ゲ
イン、定数および補償ゲインの積算値としたことを特徴
とするものである。
An eighth aspect of the invention is characterized in that the observer gain section is an integrated value of a fixed gain, a constant and a compensation gain.

【0015】[0015]

【作用】低分解能の速度検出器の角周波数を速度推定オ
ブザーバを通してベクトル制御系に、トルク指令と励磁
指令とともに入力し、これらにより誘導電動機のトルク
制御を行う。このため、低分解能の速度検出器を使用し
ても良好な始動特性が得られる。
The angular frequency of the low-resolution speed detector is input to the vector control system together with the torque command and the excitation command through the speed estimation observer, and the torque control of the induction motor is performed by these. Therefore, good starting characteristics can be obtained even if a low-resolution speed detector is used.

【0016】[0016]

【実施例】以下この発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。まず、速度推定オブザーバについて述べる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the speed estimation observer will be described.

【0017】(A)速度推定の原理 モータを積分要素のみに近似したときのモータ部の方程
式は(1)式で表される。また、これより導出される最
小次元の負荷トルクオブザーバのトルク推定値は
(2)、(3)式で表される。
(A) Principle of speed estimation The equation of the motor section when the motor is approximated to only the integral element is expressed by the equation (1). Further, the estimated torque value of the load torque observer of the minimum dimension derived from this is expressed by equations (2) and (3).

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】上記(1)〜(3)式よりモータ部と最小
次元の負荷トルクオブザーバのブロック図を示すと、図
12のようになる。最小次元の負荷トルクオブザーバで
は、オブザーバゲインG1は比例要素のみで構成される
ため、負荷トルクτLが印加されるとモータモデル出力
推定値∧nM’(以下推定値には記号∧を付す)とモー
タ実速度nMとには偏差が生じる、この偏差Δnは
(2)式より次の(4)式で表すことができる。
FIG. 12 shows a block diagram of the motor section and the load torque observer of the minimum dimension from the above equations (1) to (3). In the minimum-dimensional load torque observer, the observer gain G 1 is composed of only proportional elements. Therefore, when the load torque τ L is applied, the motor model output estimated value ∧n M '(the following estimated value is marked with ∧. ) And the actual motor speed n M , there is a deviation. This deviation Δn can be expressed by the following expression (4) from the expression (2).

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】ここで、速度偏差Δnの物理的な意味を検
討する。前記(1)〜(3)式を用いるとΔnは次の
(5)式で表すことができる。ただし、モータとモデル
の機械時定数が一致している(TM=TM*)と仮定す
る。
Here, the physical meaning of the velocity deviation Δn will be examined. Using the expressions (1) to (3), Δn can be expressed by the following expression (5). However, it is assumed that the mechanical time constants of the motor and the model match (T M = T M *).

【0022】[0022]

【数3】 [Equation 3]

【0023】また、(4)、(5)式より負荷トルク推
定値∧τLは次の(6)式のように表すことができる。
Further, the load torque estimated value ∧τ L can be expressed by the following equation (6) from the equations (4) and (5).

【0024】[0024]

【数4】 [Equation 4]

【0025】上記(5)、(6)式より、負荷トルクと
一次遅れで推定した負荷トルク推定値との偏差を時定数
M*で積分したものがΔnとなる。
From the above equations (5) and (6), Δn is obtained by integrating the deviation between the load torque and the load torque estimated value estimated by the primary delay with the time constant T M *.

【0026】ここで、速度推定に完全次元の負荷トルク
オブザーバを使用した方式では、オブザーバゲインG1
はPI要素となる。従って、定常状態ではモータモデル
出力推定値∧nM’=nMとなるが、これは負荷トルク急
変時のような過渡状態には成立しない。また、オブザー
バゲインの調整要素も増える。このため、ここでは最小
次元の負荷トルクオブザーバを使用した速度推定方式に
ついて述べる。(4)式よりモータ速度は次式で表され
る。
Here, in the method using the full-dimensional load torque observer for speed estimation, the observer gain G 1
Is a PI element. Therefore, in the steady state, the motor model output estimated value ∧n M '= n M , but this does not hold in a transient state such as when the load torque changes suddenly. Also, the adjustment factor of the observer gain increases. Therefore, the speed estimation method using the load torque observer of the minimum dimension is described here. From the equation (4), the motor speed is expressed by the following equation.

【0027】[0027]

【数5】 [Equation 5]

【0028】(7)式より、モータモデル出力推定値∧
M’から速度偏差Δnを減算することにより、速度が
推定できる。このことが速度推定の基本原理である。こ
の原理は連続系では意味を持たないが、速度制御周期間
にエンコーダパルスが得られない極低速域では、(∧n
M=∧nM’−Δn)の式から速度推定が可能となる。上
記(7)式より、最小次元の負荷オブザーバをを用いた
速度推定回路の原理図を構成すると図13のようにな
る。
From the equation (7), the motor model output estimated value ∧
The velocity can be estimated by subtracting the velocity deviation Δn from n M ′. This is the basic principle of speed estimation. This principle has no meaning in a continuous system, but in the extremely low speed range where no encoder pulse is obtained during the speed control cycle, (∧n
M = ∧n M '-Δn) wherein the speed estimation from becomes possible. From the above equation (7), the principle diagram of the speed estimation circuit using the minimum-dimensional load observer is constructed as shown in FIG.

【0029】(B)速度推定オブザーバ 速度検出器としてエンコーダを使用する場合、極低速域
では速度制御周期よりもエンコーダパルス間隔の方が長
くなる。そのタイミングチャートを図14に示す。図1
4において、エンコーダのA相、B相信号を2相信号と
し、各相の立ち上がり、立ち下がりエッジ信号の合成を
4逓倍検出信号とする。また、A相立ち上がりエッジ信
号を1f検出信号とする。(A相立ち上がりエッジ以外
のエッジ信号を用いてもよい)エンコーダの2相信号
は、オン、オフ時間のデューティ比に約10%程度の誤
差を有しているので、通常高速域では速度検出信号とし
て1f検出信号を用いて、この誤差の影響を軽減してい
る。また、低速域では速度情報を速く検出するために、
4逓倍検出信号が用いられる。
(B) Speed estimation observer When an encoder is used as the speed detector, the encoder pulse interval becomes longer than the speed control cycle in the extremely low speed range. The timing chart is shown in FIG. Figure 1
4, the A-phase and B-phase signals of the encoder are two-phase signals, and the combination of the rising and falling edge signals of each phase is the quadruple detection signal. Also, the A-phase rising edge signal is set as the 1f detection signal. (An edge signal other than the A-phase rising edge may be used) Since the two-phase signal of the encoder has an error of about 10% in the duty ratio of the on and off times, the speed detection signal is normally used in the high speed range. As a result, the influence of this error is reduced by using the 1f detection signal. Also, in order to detect speed information quickly in the low speed range,
A quadruple detection signal is used.

【0030】図14に示すような極低速域では、エンコ
ーダパルス間における速度制御周期時点で最新の速度情
報が得られない。この間における速度を図13の速度推
定原理を用いて推定する。図13の速度推定オブザーバ
の原理図を速度制御周期Tと速度検出周期Tで離散
化すると、図15に示す速度推定オブザーバが得られ
る。図15において、速度検出値[−nM(j)]はエ
ンコーダパルス(j−1)〜(j)間の平均速度となる
ので、モータモデル出力平均値[−∧nM’(i)]も
この間の平均値を演算してモータモデル出力平均値[−
∧nM’(i)]を求める必要がある。速度検出周期が
速度制御周期より十分長ければモータモデル出力平均値
は次の(8)式で表すことができる。
In the extremely low speed range as shown in FIG. 14, the latest speed information cannot be obtained at the speed control cycle between encoder pulses. The speed during this period is estimated using the speed estimation principle of FIG. When the principle diagram of the speed estimation observer in FIG. 13 is discretized with the speed control cycle T S and the speed detection cycle T P , the speed estimation observer shown in FIG. 15 is obtained. In FIG. 15, since the speed detection value [-n M (j)] is the average speed between the encoder pulses (j-1) to (j), the motor model output average value [-∧n M '(i)]. Also, the average value during this period is calculated and the motor model output average value [−
∧n M '(i)] needs to be obtained. If the speed detection cycle is sufficiently longer than the speed control cycle, the motor model output average value can be expressed by the following equation (8).

【0031】[0031]

【数6】 [Equation 6]

【0032】但し、n(j)が小さいときには、より正
確な平均化処理の検討が必要となるが、ここでは、n
(j)が十分大きい極低速域を考えることとして、モー
タモデル出力平均値を(8)式で近似する。
However, when n (j) is small, a more accurate averaging process needs to be examined.
Assuming an extremely low speed range in which (j) is sufficiently large, the motor model output average value is approximated by equation (8).

【0033】次にオブザーバゲインの切換について述べ
る。最小次元の負荷トルクオブザーバではオブザーバゲ
インG1が比例要素で構成されているので、負荷トルク
τLが印加されると、速度検出周期j点でのモータモデ
ル出力の平均値[−∧nM’(j)]とモータ実速度の
平均値[−nM(j)]とには速度偏差Δn(j)が生
じる。この速度偏差Δn(j)は(4)式より次の
(9)式で表すことができる。
Next, switching of the observer gain will be described. In the minimum-dimensional load torque observer, the observer gain G 1 is composed of proportional elements. Therefore, when the load torque τ L is applied, the average value of the motor model output at the speed detection cycle j point [−∧n M ' (J)] and the average value [-n M (j)] of the actual motor speed have a speed deviation Δn (j). This speed deviation Δn (j) can be expressed by the following expression (9) from the expression (4).

【0034】[0034]

【数7】 [Equation 7]

【0035】ここで、すでに負荷トルク∧τL(j)の
推定が完了し、ある値に収束していると仮定する。(j
−1)からj間の平均速度をj時点に検出し、オブザー
バゲインをG1(j−1)=G1LからG1(j)=G1H
無条件に切換ると、Δn(j)は一定のため負荷トルク
が変化してしまう。そのために、トルク変化がないにも
関わらず、トルク変化が生じたような過渡現象が発生
し、速度制御系への外乱となってしまう。そこで、過渡
現象の生じないオブザーバゲイン切換が必要になる。
Here, it is assumed that the estimation of the load torque ∧τ L (j) has already been completed and has converged to a certain value. (J
The average speed between j detected in time j -1), and Setsu換Ru unconditionally G 1 (j) = G 1H the observer gain from G 1 (j-1) = G 1L, Δn (j) Is constant, the load torque changes. Therefore, although there is no torque change, a transient phenomenon in which a torque change has occurred occurs, causing a disturbance to the speed control system. Therefore, it is necessary to switch the observer gain so that no transient phenomenon occurs.

【0036】次にその切換方法を述べる。いま、j時点
にてオブザーバゲインをG1LからG1Hに切換ると、負荷
トルクの推定はすでに完了し、ある値∧τL(j−1)
に収束しおり、ゲイン切換の間は負荷トルクは変化しな
いものとする。(j−1)からj間での速度偏差Δn
(j)がj時点にて(9)式より求められたとする。
Next, the switching method will be described. Now, when the observer gain is switched from G 1L to G 1H at time j, the estimation of the load torque has already been completed and a certain value ∧τ L (j-1)
The load torque does not change during gain switching. Speed deviation Δn from (j-1) to j
It is assumed that (j) is obtained from the equation (9) at time j.

【0037】ここで、負荷トルク推定値∧τL(j−
1)=∧τL(j)に保つためには、j時点でゲイン切
換を実行することはできない。そこで、G1LからG1H
ゲイン切換を次の速度検出周期(j+1)へ1サンプル
遅れさせることを検討する。そのため、j時点ではG1
(j)=G1(j−1)=G1Lのままとする。いま、
(j+1)時点にてG1(j)=G1LからG1(j+1)
=G1Hにゲインを切換るとする。
Here, the estimated load torque value ∧τ L (j-
In order to keep 1) = ∧τ L (j), gain switching cannot be executed at time j. Therefore, it is considered to delay the gain switching from G 1L to G 1H by one sample to the next speed detection cycle (j + 1). Therefore, at time j, G 1
(J) = G 1 (j−1) = G 1L . Now
At time (j + 1), G 1 (j) = G 1L to G 1 (j + 1)
Assume that the gain is switched to = G 1H .

【0038】(j+1)時点での速度偏差Δn(j+
1)は次の(10)式で表される。
Speed deviation Δn (j +
1) is expressed by the following equation (10).

【0039】[0039]

【数8】 [Equation 8]

【0040】(j+1)時点にてトルク推定値∧τ
L(j+1)=∧τL(j)に保つには、jと(j+1)
間においてモータモデル出力∧nM’(i)を次の(1
1)式に示す速度偏差の差分Δnc(j)で補正してお
けばよい。
Estimated torque value ∧τ at time (j + 1)
To keep L (j + 1) = ∧τ L (j), j and (j + 1)
Motor model output ∧n M '(i)
It suffices to make a correction with the difference Δn c (j) of the speed deviation shown in the equation 1).

【0041】[0041]

【数9】 [Equation 9]

【0042】(11)式よりΔn(j+1)は次の(1
2)式で表される。
From the equation (11), Δn (j + 1) is given by the following (1
It is represented by the formula 2).

【0043】[0043]

【数10】 [Equation 10]

【0044】ここで、速度偏差Δn(j)は(5)式に
示す負荷トルク推定誤差分としてモータモデル出力∧n
M’(i)にすでに積算されているので、速度偏差の差
分をモータモデル出力に補正すればよい。また、モータ
モデル出力を速度偏差の差分で補正するため、速度推定
値算出のための速度偏差として(10)式のΔn(j+
1)を予測値として用いる。図16は上述したゲイン切
換を考慮した速度推定オブザーバのブロック構成図であ
る。
Here, the speed deviation Δn (j) is the motor model output ∧n as the load torque estimation error shown in the equation (5).
Since it has already been added to M ′ (i), the difference in speed deviation may be corrected to the motor model output. Further, since the motor model output is corrected by the difference between the speed deviations, Δn (j + of Expression (10) is used as the speed deviation for calculating the estimated speed value.
1) is used as a predicted value. FIG. 16 is a block diagram of the speed estimation observer in consideration of the gain switching described above.

【0045】図16において、トルク指令τM*(i)
と負荷トルク推定値∧τL(j)は、偏差器111に供
給されて、その偏差出力が第1演算部112に入力され
る。第1演算部112は、速度制御周期Tsをモデル機
械時定数TM*で割算した割算部112aと、この割算
部112aの出力と積分器112cの出力とを加算した
加算器112bとから構成されている。第1演算部11
2で演算されて得られたモータモデル出力推定値∧
M’(i)はパルス間隔における平均値を得る第2演
算部113に入力される。第2演算部113で演算され
たモータモデル出力の平均値は第1偏差部114のプラ
ス入力端に供給され、そのマイナス入力端には図示しな
いパスルエンコーダにより検出された速度検出出力の平
均値が供給される。
In FIG. 16, the torque command τ M * (i)
The load torque estimated value ∧τ L (j) is supplied to the deviation device 111, and the deviation output thereof is input to the first calculation unit 112. The first calculation unit 112 includes a division unit 112a that divides the speed control cycle Ts by the model machine time constant T M *, and an adder 112b that adds the output of the division unit 112a and the output of the integrator 112c. It consists of First computing unit 11
Motor model output estimated value calculated by 2 ∧
n M ′ (i) is input to the second calculation unit 113 that obtains the average value in the pulse interval. The average value of the motor model output calculated by the second calculation unit 113 is supplied to the plus input end of the first deviation unit 114, and the average value of the speed detection outputs detected by the pulse encoder (not shown) is supplied to the minus input end thereof. Supplied.

【0046】第1偏差部114の偏差出力はオブザーバ
ゲイン部116に供給され、ここで所定倍されて出力に
負荷トルク推定値∧τL(j)を得る。また、第1偏差
部114の偏差出力は第2偏差部117のマイナス入力
端に供給される。第2偏差部117のプラス入力端には
モータモデル出力推定値∧nM’(i)が供給され、そ
の出力には速度推定値∧nM(i)が得られる。
The deviation output of the first deviation unit 114 is supplied to the observer gain unit 116, where it is multiplied by a predetermined value to obtain the load torque estimated value ∧τ L (j) at the output. The deviation output of the first deviation unit 114 is supplied to the minus input terminal of the second deviation unit 117. The motor model output estimated value ∧n M '(i) is supplied to the plus input end of the second deviation unit 117, and the speed estimated value ∧n M (i) is obtained at its output.

【0047】131は速度偏差の差分算出部で、この速
度偏差の差分算出部131は負荷トルク推定値∧τ
L(j)が入力され、次のサンプル時点(j+1)でオ
ブザーバゲインを切り換えるオブザーバゲインG1(j
+1)逆数部132と、このオブザーバゲイン逆数部1
32で負荷トルク推定値∧τL(j)と1/G1(j+
1)とを積算する出力がプラス端に、第1偏差部114
の偏差出力値がマイナス端に供給される偏差部133
と、この偏差部133の偏差出力値が第1入力端に供給
される加算器134と、この加算器134の出力を積分
して第2入力端に供給する積分器135とから構成され
る。オブザーバゲイン逆数部132の積算出力は第2偏
差器117のマイナス端に供給され、加算器134の出
力Δnc’(j)[差分の積算(積分要素)]は加算器
112bの出力と加算器136で加算される。図10に
おいては、速度推定オブザーバより負荷トルク推定値も
検出できるので、この負荷トルク推定値をトルク指令に
加算することにより外乱補償が可能となる。これによ
り、等価的にPI要素が現れるので、速度制御アンプは
比例要素のみとした。
Reference numeral 131 is a speed deviation difference calculation unit, and this speed deviation difference calculation unit 131 is a load torque estimated value ∧τ.
When L (j) is input, the observer gain G 1 (j
+1) Reciprocal part 132 and this observer gain reciprocal part 1
At 32, estimated load torque ∧τ L (j) and 1 / G 1 (j +
The output that integrates 1) and
Deviation unit 133 whose deviation output value is supplied to the minus end
And an adder 134 to which the deviation output value of the deviation unit 133 is supplied to the first input end, and an integrator 135 that integrates the output of the adder 134 and supplies the integrated output to the second input end. The integrated output of the observer gain reciprocal unit 132 is supplied to the negative end of the second deviation device 117, and the output Δn c ′ (j) [addition of difference (integral element)] of the adder 134 is the same as the output of the adder 112 b. It is added at 136. In FIG. 10, since the load torque estimated value can also be detected by the speed estimation observer, disturbance compensation can be performed by adding this load torque estimated value to the torque command. As a result, the PI element appears equivalently. Therefore, the speed control amplifier has only the proportional element.

【0048】図17はシミュレーションに用いたブロッ
ク構成図で、この図17において、21はモータ部、2
2はエンコーダモデル、23は速度検出部である。速度
検出部23の出力は速度推定オブザーバ24に供給され
る。速度推定オブザーバ24からの速度推定値は速度指
令値と偏差が採られて、偏差が比例部25に与えられ
る。比例部25の出力は速度推定オブザーバ24からの
負荷トルク推定値と加算されてモータトルクを得る。こ
のトルクと負荷トルクとの偏差がモータ部21に供給さ
れる。
FIG. 17 is a block diagram used in the simulation. In FIG. 17, 21 is a motor unit and 2 is a block diagram.
Reference numeral 2 is an encoder model, and 23 is a speed detection unit. The output of the speed detection unit 23 is supplied to the speed estimation observer 24. The speed estimation value from the speed estimation observer 24 is deviated from the speed command value, and the deviation is given to the proportional portion 25. The output of the proportional portion 25 is added to the estimated load torque value from the speed estimation observer 24 to obtain the motor torque. The deviation between this torque and the load torque is supplied to the motor unit 21.

【0049】図17によるシミュレーションは、速度制
御演算周期Tsを1msとし、速度検出演算周期Tpは
エンコーダパルスが入力されたときのみ実行した。また
モータ部の演算は連続系とした。このときのシミュレー
ション条件を次の表1に示す。
In the simulation shown in FIG. 17, the speed control calculation cycle Ts is set to 1 ms, and the speed detection calculation cycle Tp is executed only when an encoder pulse is input. In addition, the calculation of the motor section is a continuous system. The simulation conditions at this time are shown in Table 1 below.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】ゲイン切換特性のシミュレーション結果を
図18〜図20に示す。負荷トルクが1%印加されてい
る状態にて、モータを定格速度の1/5000という極
低速で始動し、負荷トルク推定が完了した後、オブザー
バゲインを切り換えたときのシミレーション結果であ
る。図18はオブザーバゲインG1=100と大きな値
に設定して始動し、オブザーバゲイン切換を行っていな
いときの特性である。この図18からオブザーバゲイン
が大きいために負荷トルク推定の安定性が悪くなり、始
動時の速度変動が大きくなる。
Simulation results of the gain switching characteristic are shown in FIGS. This is a simulation result when the observer gain is switched after the load torque estimation is completed when the motor is started at an extremely low speed of 1/5000 of the rated speed while the load torque is applied at 1%. FIG. 18 shows the characteristics when the observer gain G 1 is set to a large value of 100 and started, and the observer gain is not switched. As shown in FIG. 18, the stability of the load torque estimation deteriorates because the observer gain is large, and the speed fluctuation at the time of starting increases.

【0052】図19は始動時G1=50に設定し、ゲイ
ン切換補償無しの状態でG1=100に切り換えた時の
もので、この場合には図18に比べてオブザーバゲイン
を小さく設定したので、始動時のトルク推定は安定して
いる。しかし、ゲイン切換補償が無いために、ゲイン切
り換え時にトルク推定値が変化し、結果として速度変動
が発生する。
FIG. 19 shows the case where G 1 = 50 is set at the time of starting and G1 = 100 is switched without gain switching compensation. In this case, the observer gain is set smaller than that in FIG. , The torque estimation at starting is stable. However, since there is no gain switching compensation, the estimated torque value changes during gain switching, resulting in speed fluctuation.

【0053】図20は始動時G1=50に設定し、ゲイ
ン切換補償有りの状態でG1=100に切り換えたとき
の結果である。この結果から始動時及びゲイン切換時の
トルク推定の安定性が確保されており、オブザーバ切換
方法の有効性が確認できることが判明した。なお、この
ときの速度検出周期は速度1/5000にて25msと
なる。
FIG. 20 shows the result when G 1 = 50 is set at the time of starting and G 1 = 100 is switched with the gain switching compensation. From this result, it was found that the stability of torque estimation at the time of starting and gain switching was secured, and the effectiveness of the observer switching method could be confirmed. The speed detection cycle at this time is 25 ms at a speed of 1/5000.

【0054】図21と図22は負荷トルクが1%印加さ
れている状態にてモータを定格速度の1/2000とい
う極低速で始動し、負荷トルク推定が完了した後、負荷
トルクを3%に変化させたときのシミュレーション結果
で、図21はG1=50一定のときであり、図22はゲ
イン切換補償有りの状態でG1=100に切り換えたと
きの結果である。ゲイン切換方式により外乱抑圧効果が
改善されることが判明した。
21 and 22, the motor is started at an extremely low speed of 1/2000 of the rated speed while the load torque is applied at 1%, and after the load torque estimation is completed, the load torque is reduced to 3%. in the simulation result when changing, 21 and at time G 1 = 50 constant, FIG. 22 shows the results when switching to G 1 = 100 in the state of there gain switching compensation. It was found that the gain switching method improves the disturbance suppression effect.

【0055】次に上述した速度推定オブザーバを誘導電
動機のベクトル制御系に組み込んだこの発明の実施例を
述べる。図1はそのベクトル制御系の構成図を示す実施
例で、シミュレーションは図17のモータ部分を図1の
ベクトル制御系に置き換えて実行したものである。図1
において、1は誘導電動機IM、2はIM1をPWM制
御するPWMインバータである。3はPWMインバータ
2を制御するPWM回路で、このPWM回路3は非干渉
演算部4からの出力と、d,q軸ACRアンプ5、6の
出力とを加算したもので制御される。7は滑り周波数演
算部で、この滑り周波数演算部7はトルク指令i1q*を
励磁指令i1d*で割ったものと、二次抵抗R2を二次イ
ンダクタンスL2で割ったものとを、乗算することによ
って滑り周波数ωsを得るものである。滑り周波数ωs
は速度検出回路8から得たωrと加算され、その加算値
ω1は前記非干渉演算部4とPWM回路3に与えられ
る。9は3φ→2φ座標変換部で、この変換部9にはP
WMインバータ2の出力のうちiu,iwが入力される。
Next, an embodiment of the present invention in which the above-described speed estimation observer is incorporated into the vector control system of the induction motor will be described. FIG. 1 is an embodiment showing a configuration diagram of the vector control system, and the simulation is executed by replacing the motor portion of FIG. 17 with the vector control system of FIG. Figure 1
In the above, 1 is an induction motor IM, and 2 is a PWM inverter for performing PWM control of IM1. A PWM circuit 3 controls the PWM inverter 2. The PWM circuit 3 is controlled by adding the output from the non-interference calculation unit 4 and the outputs of the d and q axis ACR amplifiers 5 and 6. Reference numeral 7 denotes a slip frequency calculation unit. The slip frequency calculation unit 7 divides the torque command i 1q * by the excitation command i 1d * and the secondary resistance R 2 by the secondary inductance L 2 . The multiplication is performed to obtain the slip frequency ωs. Slip frequency ωs
Is added to ωr obtained from the speed detection circuit 8, and the added value ω 1 is given to the non-interference calculation unit 4 and the PWM circuit 3. 9 is a 3φ → 2φ coordinate conversion unit, and this conversion unit 9 has P
Of the outputs of the WM inverter 2, i u and i w are input.

【0056】変換部9の出力はd,q軸ACRアンプ
5、6の入力に設けられる偏差器10、11のマイナス
端に供給され、偏差器10、11のプラス端にはi
1q*,i1d*が供給される。前記非干渉演算部4は一次
抵抗R1を漏れインダクタンスLsと一次インダクタンス
1にω1を乗算した値で補正してd,q軸ACRアンプ
5、6の出力と加算器12、13で加算してPWM回路
3に供給される。
The output of the conversion unit 9 is supplied to the minus ends of the deviations 10 and 11 provided at the inputs of the d and q-axis ACR amplifiers 5 and 6, and the deviations 10 and 11 are provided with i at the plus ends.
1q * and i1d * are supplied. The non-interference operation unit 4 corrects the primary resistance R 1 with a value obtained by multiplying the leakage inductance L s and the primary inductance L 1 by ω 1, and outputs the d and q-axis ACR amplifiers 5 and 6 and the adders 12 and 13. It is added and supplied to the PWM circuit 3.

【0057】図1のように構成したベクトル制御系の実
施例において、速度検出回路8に代えて速度推定オブザ
ーバを設けることによってシミュレーションを実行し
た。図2は速度制御系を構成したときの始動特性のシミ
ュレーション結果で、この特性は負荷トルクが1%印加
されている状態にて、モータを1/200の低速で始動
したときの結果である。図2から速度検出周期は速度1
/200にて約44msとなる。このときのシミュレー
ション条件を次の表2に示す。
In the embodiment of the vector control system configured as shown in FIG. 1, a simulation was executed by providing a speed estimation observer instead of the speed detection circuit 8. FIG. 2 is a simulation result of a starting characteristic when the speed control system is configured, and this characteristic is a result when the motor is started at a low speed of 1/200 while a load torque of 1% is applied. From Figure 2, speed detection cycle is speed 1
It becomes about 44 ms at / 200. The simulation conditions at this time are shown in Table 2 below.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】最高速度が10000rpm程度のモータ
を想定して、速度検出信号の一回転当たりのパルス数を
60P/Rとすることにより、良好な始動特性が得られ
る。図3から図11にトルク制御系としたときの始動特
性のシミュレーション結果を示す。このときのシミュレ
ーション条件を次の表3に示す。
Good starting characteristics can be obtained by assuming a motor having a maximum speed of about 10,000 rpm and setting the number of pulses per rotation of the speed detection signal to 60 P / R. FIGS. 3 to 11 show simulation results of starting characteristics when the torque control system is used. The simulation conditions at this time are shown in Table 3 below.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】図3〜図8は負荷トルクを20%印加した
状態で、トルク指令を25〜35%に設定してモータを
始動したときの結果である。速度推定オブザーバ無しの
ときは、エンコーダパルスが入力されるまでに実速度は
上昇を開始するために、モータの滑りが小さくなりトル
クが低下してくる。エンコーダパルスが入力されて速度
検出が可能となると、トルクは設定値に回復して行く
が、加速時間が非常に長くなる。トルク指令を大きくす
ると、加速特性は改善されるが、トルクが指令値通り発
生しないために、加速時間が長くなる。これに対して、
速度推定オブザーバを用いたときには、エンコーダパル
スが検出されるまでは、負荷トルクを推定できないため
に、速度推定値が実速度より大きく推定される。そのた
めに必要とされる出力周波数よりも上昇して、モータの
滑りが大きくなる。これにより加速トルクが発生し、滑
らかに加速している。エンコーダパルスが入力されて速
度検出が可能となると、負荷トルク推定が開始され、発
生トルク指令値に近づいて行く。また、トルク指令値が
小さいときでも、加速特性は良好である。
FIGS. 3 to 8 show the results when the motor is started with the torque command set to 25 to 35% with the load torque of 20% applied. When there is no speed estimation observer, the actual speed starts increasing by the time the encoder pulse is input, so the slip of the motor becomes smaller and the torque decreases. When the encoder pulse is input and the speed can be detected, the torque recovers to the set value, but the acceleration time becomes very long. When the torque command is increased, the acceleration characteristic is improved, but since the torque does not occur according to the command value, the acceleration time becomes long. On the contrary,
When the speed estimation observer is used, the load torque cannot be estimated until the encoder pulse is detected, so the estimated speed value is estimated to be larger than the actual speed. This causes the output frequency to rise above the required output frequency, resulting in greater motor slippage. As a result, acceleration torque is generated and the vehicle accelerates smoothly. When the encoder pulse is input and the speed can be detected, the load torque estimation is started and approaches the generated torque command value. Further, the acceleration characteristic is good even when the torque command value is small.

【0062】図9〜図11はモータモデル機械時定数T
M*=2sに固定し、モータ機械時定数TMを2倍、1/
2倍、1/4倍と変化させたときの始動特性である。負
荷トルクを20%印加した状態で、トルク指令値を25
%に設定してモータを始動した。TM=2TM*のとき
は、エンコーダパルスが入力されるまでの速度推定誤差
が大きいために、トルク推定のオーバーシュートが大き
いが、安定して始動できていることが分かる。また、T
M=1/2・TM*、TM=1/4・TM*のときは、エン
コーダパルスが入力されるまでの負荷トルク推定誤差分
をイナーシャ誤差で相殺するので、速度推定誤差が小さ
くなり、良好な始動特性が得られている。
9 to 11 are motor model machine time constants T.
Fix M * = 2s and double the motor mechanical time constant T M , 1 /
This is the starting characteristic when the value is changed to 2 times or 1/4 times. With the load torque of 20% applied, set the torque command value to 25
Set to% and started the motor. It can be seen that when T M = 2T M *, the torque estimation overshoot is large because the speed estimation error until the encoder pulse is input is large, but stable startup is possible. Also, T
When M = 1/2 · T M * and T M = 1/4 · T M *, the inertia error cancels the load torque estimation error until the encoder pulse is input, so the speed estimation error is small. And good starting characteristics are obtained.

【0063】以上より負荷トルク印加状態でのトルク制
御系の始動特性では、イナーシャ誤差の影響を受け難い
ことが分かる。しかし、さらに良好な始動特性を得るに
は、始動時の負荷トルク補償法を確立する必要がある。
From the above, it can be seen that the starting characteristics of the torque control system in the load torque applied state are unlikely to be affected by inertia error. However, in order to obtain even better starting characteristics, it is necessary to establish a load torque compensation method at the time of starting.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
速度推定オブザーバを誘導電動機ベクトル制御系のトル
ク制御に適用したので、低分解能の速度検出器を使用し
ても良好な始動特性が得られる。
As described above, according to the present invention,
Since the speed estimation observer is applied to the torque control of the induction motor vector control system, good starting characteristics can be obtained even if a low resolution speed detector is used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す構成説明図。FIG. 1 is a structural explanatory view showing an embodiment of the present invention.

【図2】速度制御系の始動特性図FIG. 2 is a starting characteristic diagram of a speed control system.

【図3】速度推定オブザーバ無しでトルク指令値25%
のときの始動特性図。
[Fig. 3] Torque command value 25% without speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図4】速度推定オブザーバ無しでトルク指令値30%
のときの始動特性図。
FIG. 4 Torque command value 30% without speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図5】速度推定オブザーバ無しでトルク指令値35%
のときの始動特性図。
FIG. 5: Torque command value 35% without speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図6】速度推定オブザーバ有りでトルク指令値25%
のときの始動特性図。
Fig. 6 Torque command value 25% with speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図7】速度推定オブザーバ有りでトルク指令値30%
のときの始動特性図。
FIG. 7: Torque command value 30% with speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図8】速度推定オブザーバ有りでトルク指令値35%
のときの始動特性図。
FIG. 8: Torque command value 35% with speed estimation observer
Starting characteristic diagram at the time of.

【図9】イナーシャ誤差TM=2TM*があるときの始動
特性図。
FIG. 9 is a starting characteristic diagram when there is an inertia error T M = 2T M *.

【図10】イナーシャ誤差TM=1/2TM*があるとき
の始動特性図。
FIG. 10 is a starting characteristic diagram when there is an inertia error T M = 1 / 2T M *.

【図11】イナーシャ誤差TM=1/4TM*があるとき
の始動特性図。
FIG. 11 is a starting characteristic diagram when there is an inertia error T M = 1 / 4T M *.

【図12】負荷トルクオブザーバ構成図。FIG. 12 is a configuration diagram of a load torque observer.

【図13】速度推定オブザーバの原理図。FIG. 13 is a principle diagram of a speed estimation observer.

【図14】速度制御のタイミングチャート。FIG. 14 is a timing chart of speed control.

【図15】離散化した速度推定オブザーバ構成図。FIG. 15 is a block diagram of a discretized velocity estimation observer.

【図16】ゲイン切換を考慮した速度推定オブザーバの
ブロック構成図。
FIG. 16 is a block configuration diagram of a speed estimation observer in consideration of gain switching.

【図17】シミュレーションのブロック構成図。FIG. 17 is a block diagram of simulation.

【図18】オブザーバゲイン切換無しによるシミュレー
ション結果の特性図。
FIG. 18 is a characteristic diagram of a simulation result without switching observer gain.

【図19】オブザーバゲイン切換補償無しによるシミュ
レーション結果の特性図。
FIG. 19 is a characteristic diagram of simulation results without observer gain switching compensation.

【図20】オブザーバゲイン切換補償有りによるシミュ
レーション結果の特性図。
FIG. 20 is a characteristic diagram of simulation results with observer gain switching compensation.

【図21】オブザーバゲイン切換無しによる外乱抑圧効
果のシミュレーション結果の特性図。
FIG. 21 is a characteristic diagram of a simulation result of a disturbance suppression effect without observer gain switching.

【図22】オブザーバゲイン切換補償有りによる外乱抑
圧効果のシミュレーション結果の特性図。
FIG. 22 is a characteristic diagram of a simulation result of a disturbance suppression effect with observer gain switching compensation.

【符号の説明】 1…誘導電動機 2…PWMインバータ 3…PWM回路 4…非干渉演算部 5…d軸ACRアンプ 6…q軸ACRアンプ 7…滑り周波数演算部[Explanation of reference numerals] 1 ... Induction motor 2 ... PWM inverter 3 ... PWM circuit 4 ... Non-interference calculation unit 5 ... d-axis ACR amplifier 6 ... q-axis ACR amplifier 7 ... Slip frequency calculation unit

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PWMインバータと、このPWMインバ
ータで駆動される誘導電動機と、この誘導電動機の速度
をパルス出力として送出する非接触で低分解能の速度検
出器と、最小次元の負荷トルク推定値オブザーバを速度
制御周期と速度検出周期とにおける離散系モデルに変換
し、前記速度検出器から出力されるパルス間隔での速度
を推定する速度推定オブザーバと、トルク指令と励磁指
令および前記速度推定オブザーバから出力される角周波
数とが入力され、出力に前記PWMインバータ駆動用出
力を送出するベクトル制御系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系のトルク制御装置。
1. A PWM inverter, an induction motor driven by this PWM inverter, a non-contact low-resolution speed detector that sends the speed of this induction motor as a pulse output, and a minimum-dimensional load torque estimated value observer. Is converted to a discrete system model in the speed control cycle and the speed detection cycle, and a speed estimation observer that estimates the speed at the pulse interval output from the speed detector, and a torque command, an excitation command, and the speed estimation observer are output. And a vector control system that outputs the PWM inverter driving output to the output, and a torque control device for a vector control system of an induction motor.
【請求項2】 前記速度推定オブザーバは、トルク指令
と負荷トルク推定値との偏差をオブザーバモデル機械時
定数で積分してモデル出力推定値を得る第1演算部と、
この第1演算部で得られたモデル出力推定値からパルス
間隔における平均値を得る第2演算部と、この第2演算
部の出力と速度検出器から出力されるパルス変化時に求
まる平均値速度との偏差を算出する第1偏差部と、この
第1偏差部に得られる偏差値をオブザーバゲイン倍して
前記負荷トルク推定値を得るオブザーバゲイン部と、前
記第1演算部のモデル出力推定値と前記第1偏差部の偏
差値との偏差を求める第2偏差部と、この第2偏差部で
求められた偏差値を速度推定値として出力することを特
徴とする請求項1記載の誘導電動機のベクトル制御系の
トルク制御装置。
2. The speed estimation observer includes a first arithmetic unit that obtains a model output estimated value by integrating a deviation between a torque command and a load torque estimated value with an observer model mechanical time constant.
A second arithmetic unit that obtains an average value in the pulse interval from the model output estimated value obtained by the first arithmetic unit; and an average value speed obtained when the pulse output from the second arithmetic unit and the speed detector changes. A first deviation part for calculating the deviation of the first deviation part, an observer gain part for multiplying the deviation value obtained in the first deviation part by the observer gain to obtain the load torque estimated value, and a model output estimated value of the first calculation part. 2. The induction motor according to claim 1, wherein a second deviation unit for obtaining a deviation from the deviation value of the first deviation unit and a deviation value obtained by the second deviation unit are output as a speed estimation value. Vector control system torque controller.
【請求項3】 前記第2演算部は速度制御周期と速度検
出周期とのタイミングずれを補正する手段で構成したこ
とを特徴とする請求項2に記載の誘導電動機のベクトル
制御系のトルク制御装置。
3. The torque control device for a vector control system of an induction motor according to claim 2, wherein the second arithmetic unit comprises means for correcting a timing deviation between a speed control cycle and a speed detection cycle. .
【請求項4】 前記負荷トルク推定値と第1偏差部の出
力から速度偏差の差分を速度偏差差分算出部で算出し、
算出された値を第1演算部で得られたモデル出力推定値
に補正値として加算し、その加算値をパルス間隔におけ
る平均値を得る第2演算部に供給したことを特徴とする
請求項2記載の誘導電動機のベクトル制御系のトルク制
御装置。
4. A speed deviation difference calculation unit calculates a difference in speed deviation from the load torque estimated value and the output of the first deviation unit,
The calculated value is added as a correction value to the model output estimated value obtained by the first calculation unit, and the added value is supplied to a second calculation unit that obtains an average value in the pulse interval. A torque control device for a vector control system of an induction motor according to the description.
【請求項5】 前記速度偏差差分算出部は、負荷トルク
推定値が入力され、出力に負荷トルク推定値との積算値
が得られる次のサンプル時点で切り換えられるオブザー
バゲイン逆数部と、この逆数部の出力と第1偏差部の出
力との偏差から出力に速度偏差を得る偏差部と、この偏
差部から得られる速度偏差差分を積分して出力に補正値
を得る積分器とからなり、逆数部の出力を第2偏差部に
供給して、その出力に速度推定値を送出するようにした
ことを特徴とする請求項4記載の誘導電動機のベクトル
制御系のトルク制御装置。
5. The observer gain reciprocal unit, which is switched at the next sample time when the estimated load torque value is input and the integrated value with the estimated load torque value is obtained at the output, and the reciprocal unit thereof. Of the output of the first deviation unit and a deviation unit that obtains a speed deviation from the output of the first deviation unit, and an integrator that obtains a correction value at the output by integrating the speed deviation difference obtained from this deviation unit. 5. The torque control device for a vector control system of an induction motor according to claim 4, wherein the output of the above is supplied to the second deviation portion, and the estimated speed value is sent to the output.
【請求項6】 偏差部で得られた速度偏差差分をオブザ
ーバモデル機械時定数で積分してモデル出力推定値を得
る積分器へ、次のサンプルのときのみ加算してモデル出
力推定値を補正したことを特徴とする請求項4記載の誘
導電動機のベクトル制御系のトルク制御装置。
6. The model output estimated value is corrected by adding it only to the next sample to an integrator that obtains a model output estimated value by integrating the velocity deviation difference obtained by the deviation unit with an observer model mechanical time constant. The torque control device for a vector control system of an induction motor according to claim 4.
【請求項7】 オブザーバゲイン部を、ある速度以上と
以下で2段階に切換るようにようにしたことを特徴とす
る請求項4、5または6記載の誘導電動機のベクトル制
御系のトルク制御装置。
7. The torque control device for a vector control system of an induction motor according to claim 4, 5 or 6, wherein the observer gain section is switched between two stages above and below a certain speed. .
【請求項8】 オブザーバゲイン部を固定ゲイン、定数
および補償ゲインの積算値としたことを特徴とする請求
項7記載の誘導電動機のベクトル制御系のトルク制御装
置。
8. The torque control device for a vector control system of an induction motor according to claim 7, wherein the observer gain section is an integrated value of a fixed gain, a constant and a compensation gain.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002330600A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Fuji Electric Co Ltd Control system for induction motor drive with no speed sensor, observer, and control method
WO2013088533A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 株式会社安川電機 Motor control device and motor system

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