JPH0769589A - 速度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイスト - Google Patents
速度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイストInfo
- Publication number
- JPH0769589A JPH0769589A JP21950993A JP21950993A JPH0769589A JP H0769589 A JPH0769589 A JP H0769589A JP 21950993 A JP21950993 A JP 21950993A JP 21950993 A JP21950993 A JP 21950993A JP H0769589 A JPH0769589 A JP H0769589A
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- Japan
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- inverter
- hoist
- vector control
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- speed sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】低周波数領域において操作性，制御性が良く、
出力電流の低い小型低価格インバータ駆動ホイストを提
供することを目的とする。 【構成】ホイストの巻上モータを速度センサレスベクト
ル制御インバータにて駆動する構成とする。 【効果】ベクトル制御インバータをホイストに使用する
ので、モータや負荷に合わせた最適な駆動が可能にな
り、出力電流が平準化されるうえに低減し、インバータ
本体を含めた主回路部に必要最小限の容量のものを用い
れば良く、インバータ駆動ホイストの小型化，低価格化
の面で効果がある。また、低周波数領域で十分なトルク
が出力されるため、極低周波数での微妙な制御が実現で
き、荷重の落下等も防止することができるので操作性，
安全性の面でも効果がある。
出力電流の低い小型低価格インバータ駆動ホイストを提
供することを目的とする。 【構成】ホイストの巻上モータを速度センサレスベクト
ル制御インバータにて駆動する構成とする。 【効果】ベクトル制御インバータをホイストに使用する
ので、モータや負荷に合わせた最適な駆動が可能にな
り、出力電流が平準化されるうえに低減し、インバータ
本体を含めた主回路部に必要最小限の容量のものを用い
れば良く、インバータ駆動ホイストの小型化，低価格化
の面で効果がある。また、低周波数領域で十分なトルク
が出力されるため、極低周波数での微妙な制御が実現で
き、荷重の落下等も防止することができるので操作性，
安全性の面でも効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータにより駆動
される誘導モータのホイストに関する。
される誘導モータのホイストに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来インバータ駆動ホイストに使用され
るインバータは、いずれも図５に示すような制御系によ
り、電圧と周波数を比例的に制御するＶＶ−ＶＦ（可変
電圧−可変周波数）インバータであった。
るインバータは、いずれも図５に示すような制御系によ
り、電圧と周波数を比例的に制御するＶＶ−ＶＦ（可変
電圧−可変周波数）インバータであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、インバータ駆動ホイストに使用されているＶＶ−Ｖ
Ｆインバータは、電圧と周波数を比例的に制御してお
り、トルク特性が図３に示すごとくであり低周波数領域
でのトルク出力が不足していた。ホイストはその性格上
起動の瞬間から定格トルクが必要であり、そのため、出
力電圧を図３破線部のごとく一部持ち上げてトルクを確
保し、ホイストを駆動していたが十分ではなく、商用周
波数の１／１０程度の低周波数においては、ホイストが
定格負荷状態で巻上げと巻下げにスリップによる速度差
が生じ、それぞれを補正しなければならなかった。１／
１０未満の低周波数領域においては、まったくホイスト
の駆動が不可能であった。また、電圧と周波数の比例関
係に反して出力電圧を持ち上げたため過励磁となり、低
周波数領域で出力電流にピークが発生し、それに耐えう
るため、インバータ本体を含めた主回路部に大容量のも
のを使用しなければならず、巻上モータの定格出力に対
して大型化してしまっていた。
ば、インバータ駆動ホイストに使用されているＶＶ−Ｖ
Ｆインバータは、電圧と周波数を比例的に制御してお
り、トルク特性が図３に示すごとくであり低周波数領域
でのトルク出力が不足していた。ホイストはその性格上
起動の瞬間から定格トルクが必要であり、そのため、出
力電圧を図３破線部のごとく一部持ち上げてトルクを確
保し、ホイストを駆動していたが十分ではなく、商用周
波数の１／１０程度の低周波数においては、ホイストが
定格負荷状態で巻上げと巻下げにスリップによる速度差
が生じ、それぞれを補正しなければならなかった。１／
１０未満の低周波数領域においては、まったくホイスト
の駆動が不可能であった。また、電圧と周波数の比例関
係に反して出力電圧を持ち上げたため過励磁となり、低
周波数領域で出力電流にピークが発生し、それに耐えう
るため、インバータ本体を含めた主回路部に大容量のも
のを使用しなければならず、巻上モータの定格出力に対
して大型化してしまっていた。
【０００４】本発明の目的は、小形，低価格で低周波数
運転時における操作性，制御性の高いインバータ駆動ホ
イストを提供することにある。
運転時における操作性，制御性の高いインバータ駆動ホ
イストを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ホイストを
駆動するインバータに速度センサレスベクトル制御イン
バータを用いることにより達成される。
駆動するインバータに速度センサレスベクトル制御イン
バータを用いることにより達成される。
【０００６】
【作用】上記手段によれば、速度センサレスベクトル制
御インバータは図４に示すような制御系により、モータ
の回転速度センサを必要とせずに誘導モータのベクトル
制御が実現でき、誘導モータを直流モータ並びに制御す
ることが従来からの機器構成と同一構成で可能となり、
図３に示すごとく低周波領域から高いトルクが出力され
るため、出力周波数に完全に同期した巻上モータの回転
が可能になる。商用周波数の１／１０未満の周波数領域
においても定格トルクが確保できるのでホイストの駆動
が可能になる。
御インバータは図４に示すような制御系により、モータ
の回転速度センサを必要とせずに誘導モータのベクトル
制御が実現でき、誘導モータを直流モータ並びに制御す
ることが従来からの機器構成と同一構成で可能となり、
図３に示すごとく低周波領域から高いトルクが出力され
るため、出力周波数に完全に同期した巻上モータの回転
が可能になる。商用周波数の１／１０未満の周波数領域
においても定格トルクが確保できるのでホイストの駆動
が可能になる。
【０００７】６０Ｈｚ以上の高周波数領域においては、
無負荷もしくは軽負荷による運転しかしないため、ここ
でのトルク低下は特に問題になるものではない。
無負荷もしくは軽負荷による運転しかしないため、ここ
でのトルク低下は特に問題になるものではない。
【０００８】また、ベクトル制御によりモータや負荷に
応じた最適な制御が可能となるため、出力電流が全体的
に平準化し巻上モータの定格出力に適したインバータを
使用することができる。
応じた最適な制御が可能となるため、出力電流が全体的
に平準化し巻上モータの定格出力に適したインバータを
使用することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面により説明
する。
する。
【００１０】図１は本発明によるインバータ駆動ホイス
トの機能ブロック図、図２は速度センサレスベクトル制
御インバータ及びその制御部をホイスト本体に搭載した
場合を示している。図１において、本インバータ駆動ホ
イストの巻上モータ２は、速度センサレスベクトル制御
インバータ１によって駆動される。制御部３は操作部４
からの回転方向指示，回転速度指示に従いインバータへ
制御信号を出力するとともに、インバータからの運転信
号等を受けブレーキ８の制御を行う。また、エンコーダ
６からモータの回転状態が入力されており、上限リミッ
トスイッチ、モータサーマルプロテクタ７と合わせてホ
イストとしての動作監視やフック位置検出処理を行う。
操作部４は、ホイストに目的の動作を行わせるための指
令入力部で巻上げ，巻下げ指令及び、速度指令入力を行
う。速度指令入力は目的の動作に応じ、一段階，多段
階，無段階可変入力等が可能である。放電抵抗器５は、
回生運転時に発生する回生電力を消費させる。図２にお
いては速度センサレスベクトル制御インバータ１と制御
部３をホイスト本体９に搭載した例を示したが、それぞ
れを別置式とすることも可能である。
トの機能ブロック図、図２は速度センサレスベクトル制
御インバータ及びその制御部をホイスト本体に搭載した
場合を示している。図１において、本インバータ駆動ホ
イストの巻上モータ２は、速度センサレスベクトル制御
インバータ１によって駆動される。制御部３は操作部４
からの回転方向指示，回転速度指示に従いインバータへ
制御信号を出力するとともに、インバータからの運転信
号等を受けブレーキ８の制御を行う。また、エンコーダ
６からモータの回転状態が入力されており、上限リミッ
トスイッチ、モータサーマルプロテクタ７と合わせてホ
イストとしての動作監視やフック位置検出処理を行う。
操作部４は、ホイストに目的の動作を行わせるための指
令入力部で巻上げ，巻下げ指令及び、速度指令入力を行
う。速度指令入力は目的の動作に応じ、一段階，多段
階，無段階可変入力等が可能である。放電抵抗器５は、
回生運転時に発生する回生電力を消費させる。図２にお
いては速度センサレスベクトル制御インバータ１と制御
部３をホイスト本体９に搭載した例を示したが、それぞ
れを別置式とすることも可能である。
【００１１】ベクトル制御は既に公知であるが、原理に
ついて図５を用い簡単に説明する。ａは誘導モータ一相
分の等価回路である。ｂはベクトル図である。
ついて図５を用い簡単に説明する。ａは誘導モータ一相
分の等価回路である。ｂはベクトル図である。
【００１２】ベクトル制御インバータは誘導モータに供
給する一次電流Ｉ１を直流モータの界磁電流に相当する
界磁分電流Ｉm と、直流モータの電機子電流に相当する
トルク分電流Ｉｔに電気的に分離して制御する。出力ト
ルクＴは下記の式１により、磁束Φとトルク分電流Ｉt
の積に比例し求められる。磁束Φは、下記の式２により
界磁分電流Ｉm に比例している。欲しいトルク出力を発
生させる場合、界磁分電流Ｉm をｄ軸と一致させかつ、
一定に制御することにより磁束Φを一定に保ち、トルク
分電流Ｉt を制御すればそれに比例したトルク出力が可
能となる。この界磁分電流Ｉm とトルク分電流Ｉt を合
成し、一次電流Ｉ１としてモータに給電する。それと同
時に、下記の式３に示されているように、界磁分電流Ｉ
m とトルク分電流Ｉt の比を決定するすべり周波数ωs
を下記の式３で制御してやればモータ内で所定の値に分
離することができ、先に述べたように直流モータ同様の
制御が可能になる。
給する一次電流Ｉ１を直流モータの界磁電流に相当する
界磁分電流Ｉm と、直流モータの電機子電流に相当する
トルク分電流Ｉｔに電気的に分離して制御する。出力ト
ルクＴは下記の式１により、磁束Φとトルク分電流Ｉt
の積に比例し求められる。磁束Φは、下記の式２により
界磁分電流Ｉm に比例している。欲しいトルク出力を発
生させる場合、界磁分電流Ｉm をｄ軸と一致させかつ、
一定に制御することにより磁束Φを一定に保ち、トルク
分電流Ｉt を制御すればそれに比例したトルク出力が可
能となる。この界磁分電流Ｉm とトルク分電流Ｉt を合
成し、一次電流Ｉ１としてモータに給電する。それと同
時に、下記の式３に示されているように、界磁分電流Ｉ
m とトルク分電流Ｉt の比を決定するすべり周波数ωs
を下記の式３で制御してやればモータ内で所定の値に分
離することができ、先に述べたように直流モータ同様の
制御が可能になる。
【００１３】
【数１】 トルク：Ｔ＝Ｋ・Φ・Ｉt（ｋ：定数） …（数１）
【００１４】
【数２】 磁束：Φ＝Ｍ・Ｉm …（数２）
【００１５】
【数３】
【００１６】通常のベクトル制御の場合、すべり周波数
ωs を決定するために回転子の速度を検出する高精度の
速度センサが必要である。速度センサレスベクトル制御
の場合は、この回転子の速度をインバータからの出力電
流や電圧をもとに演算で求め、速度センサを用いずにベ
クトル制御を実現できるものである。
ωs を決定するために回転子の速度を検出する高精度の
速度センサが必要である。速度センサレスベクトル制御
の場合は、この回転子の速度をインバータからの出力電
流や電圧をもとに演算で求め、速度センサを用いずにベ
クトル制御を実現できるものである。
【００１７】このようにベクトル制御インバータは、無
段階の可変速もしくは多段速運転，ショックレス運転を
目的としているインバータ駆動ホイストにおいて、極低
速から高トルクが出力されるのでホイストの性格上最適
な制御方法である。しかし、通常のベクトル制御では、
先にも述べたように高精度の速度センサを必要とするた
め、その設置にあたりホイスト本体の構成が複雑化，大
形化してしまう。たとえば、図２で見てみると、速度セ
ンサは巻上モータ２の回転軸上に設置しなければならな
いため、ブレーキ８かエンコーダ６の部位へ設置に制限
される。いずれにしても既構成への追加は容易ではない
ことは明らかである。ホイストの動作監視やフック位置
検出処理用のエンコーダ６と共用する考えもあるが、ベ
クトル制御に使用するような高精度の回転情報は、ホイ
ストの動作監視やフック位置検出処理には必要とせず、
メリットは少ない。このように、高精度の速度センサは
設置するには構成上，機能上種々の問題があり、ホイス
トにおいては速度センサレスベクトル制御インバータを
使用することが最適である。
段階の可変速もしくは多段速運転，ショックレス運転を
目的としているインバータ駆動ホイストにおいて、極低
速から高トルクが出力されるのでホイストの性格上最適
な制御方法である。しかし、通常のベクトル制御では、
先にも述べたように高精度の速度センサを必要とするた
め、その設置にあたりホイスト本体の構成が複雑化，大
形化してしまう。たとえば、図２で見てみると、速度セ
ンサは巻上モータ２の回転軸上に設置しなければならな
いため、ブレーキ８かエンコーダ６の部位へ設置に制限
される。いずれにしても既構成への追加は容易ではない
ことは明らかである。ホイストの動作監視やフック位置
検出処理用のエンコーダ６と共用する考えもあるが、ベ
クトル制御に使用するような高精度の回転情報は、ホイ
ストの動作監視やフック位置検出処理には必要とせず、
メリットは少ない。このように、高精度の速度センサは
設置するには構成上，機能上種々の問題があり、ホイス
トにおいては速度センサレスベクトル制御インバータを
使用することが最適である。
【００１８】
【発明の効果】本発明は以上のごときであり、本発明に
よれば、ベクトル制御インバータをホイストに使用する
ので、モータや負荷に合わせた最適な駆動が可能にな
り、出力電流が平準化されるうえに低減し、インバータ
本体を含めた主回路部に必要最小限の容量のものを用い
れば良く、インバータ駆動ホイストの小型化，低価格化
の面で効果がある。また、低周波数領域で十分なトルク
が出力されるため、極低周波数での微妙な制御が実現で
き、荷重の落下等も防止することができるので操作性，
安全性の面でも効果がある。
よれば、ベクトル制御インバータをホイストに使用する
ので、モータや負荷に合わせた最適な駆動が可能にな
り、出力電流が平準化されるうえに低減し、インバータ
本体を含めた主回路部に必要最小限の容量のものを用い
れば良く、インバータ駆動ホイストの小型化，低価格化
の面で効果がある。また、低周波数領域で十分なトルク
が出力されるため、極低周波数での微妙な制御が実現で
き、荷重の落下等も防止することができるので操作性，
安全性の面でも効果がある。
【図１】本発明による制御構成図。
【図２】本発明による本体構成図。
【図３】出力周波数−出力トルク曲線。
【図４】速度センサレスベクトル制御インバータの機能
ブロック図。
ブロック図。
【図５】ＶＶ−ＶＦインバータの機能ブロック図。
【図６】誘導モータの等価回路図及びベクトル図。
１…速度センサレスベクトル制御インバータ、２…巻上
モータ、３…制御部、４…操作部、５…放電抵抗器、６
…エンコーダ、７…上限リミットスイッチ，モータサー
マルプロテクタ、８…ブレーキ、９…ホイスト本体、１
０…吊荷フック、ＰＭ…パワーモジュール、Ｔｅ…トル
ク分電流演算部、Ｓｅ…速度演算部、Ｆｓ…周波数制御
部、Ｓｓ…速度制御部、Ｖｓ…電流指令ベクトル制御
部、ＥＩ…電圧，電流検出部、ＶＦ…Ｖ／ｆ演算部。
モータ、３…制御部、４…操作部、５…放電抵抗器、６
…エンコーダ、７…上限リミットスイッチ，モータサー
マルプロテクタ、８…ブレーキ、９…ホイスト本体、１
０…吊荷フック、ＰＭ…パワーモジュール、Ｔｅ…トル
ク分電流演算部、Ｓｅ…速度演算部、Ｆｓ…周波数制御
部、Ｓｓ…速度制御部、Ｖｓ…電流指令ベクトル制御
部、ＥＩ…電圧，電流検出部、ＶＦ…Ｖ／ｆ演算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下平 豊寿 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者 羽根 均 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所リビング機器事業部内
Claims (2)
- 【請求項１】インバータ駆動ホイストにおいて、そのイ
ンバータに速度センサレスベクトル制御インバータを用
い巻上モータを駆動する事を特徴とする速度センサレス
ベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイスト。 - 【請求項２】速度センサレスベクトル制御インバータを
ホイスト本体に搭載したことを特徴とする請求項１の速
度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータの
ホイスト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21950993A JPH0769589A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 速度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイスト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21950993A JPH0769589A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 速度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイスト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0769589A true JPH0769589A (ja) | 1995-03-14 |
Family
ID=16736579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21950993A Pending JPH0769589A (ja) | 1993-09-03 | 1993-09-03 | 速度センサレスベクトル制御インバータ駆動誘導モータのホイスト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0769589A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010111514A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Abb Oy | 係船ウインチ及び係船ウインチのケーブルを制御する方法 |
-
1993
- 1993-09-03 JP JP21950993A patent/JPH0769589A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010111514A (ja) * | 2008-11-10 | 2010-05-20 | Abb Oy | 係船ウインチ及び係船ウインチのケーブルを制御する方法 |
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