JPH0772163A - Detection apparatus for rotational speed of ac motor - Google Patents

Detection apparatus for rotational speed of ac motor

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JPH0772163A
JPH0772163A JP5245960A JP24596093A JPH0772163A JP H0772163 A JPH0772163 A JP H0772163A JP 5245960 A JP5245960 A JP 5245960A JP 24596093 A JP24596093 A JP 24596093A JP H0772163 A JPH0772163 A JP H0772163A
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勲 高橋
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To detect the rotational speed without using a speed sensor by a method wherein a voltage detection means, a current detection means and a rotational-speed operation means are provided. CONSTITUTION:In order to lower the cost of the apparatus, a speed sensor is not installed. A rotational-speed operation and magnetic-flux control circuit 50 is installed so that a slip angular velocity omegas is operated on the basis of the output current and the output voltage of an inverter 2 and that a magnetic flux detected. Consequently, output lines 31a which output the output-voltage instantaneous value of the inverter 2 and output lines 34a which detect the input-current instantaneous value of a motor 1 are connected to the circuit 50. A motor rotational speed omegam which is found by the circuit 50 is input to a subtracter 10, it is compared with the desired rotational speed (speed reference signal) of a line 11, and a difference signal between both is obtained. The output of the subtracter 10 is input to a part 12, and a difference signal VD is obtained in an output line 13. A generated triagular-wave voltage VC is compared 16 with the absolute value of the difference signal VD by a comparator 16, and a drive or a stop is decided. The comparator 16 is connected to an AND gate 18 and a ROM 5. The inverter 2 is controlled so as to correspond to the voltage vector data of the ROM 5.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はPWMインバータによっ
て駆動される交流モ−タの回転速度を速度センサを使用
しないで検出する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting the rotation speed of an AC motor driven by a PWM inverter without using a speed sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】速度センサレスドライブシステムの速度
推定法として、ベクトル制御の性質を利用したものや、
モデル規範適応システムによるものが知られている。前
者の方法においてベクトル制御が達成されると、トルク
とトルク電流(モータの一次側のトルク成分)が比例す
ることから、トルク電流及び二次磁束を用いて、すべり
角速度を求め、誘導電動機の回転速度を推定することが
できる。また後者のモデル規範適応システムでは、誘導
電動機の特性方程式を用いたモデルに、実システムと同
一の入力を与え、それらの出力の誤差が速度ωm の誤差
によるものであると仮定して、回転速度を出力誤差より
推定する。
2. Description of the Related Art As a speed estimation method for a speed sensorless drive system, one using the property of vector control,
It is known that a model reference adaptation system is used. When vector control is achieved in the former method, the torque and torque current (torque component on the primary side of the motor) are proportional, so the slip angular velocity is calculated using the torque current and secondary magnetic flux to rotate the induction motor. The speed can be estimated. In the latter model reference adaptive system, the same input as the actual system is given to the model using the characteristic equation of the induction motor, and the error of those outputs is assumed to be due to the error of the speed ω m. Estimate the velocity from the output error.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】これらの手法のすべり
角速度演算式やモデルの特性方程式の中には直接測定不
可能な二次抵抗が用いられており、この二次抵抗の測定
値と実システムの値が一致しない場合、速度推定の誤差
につながる。また二次抵抗値は温度上昇や過渡時の表皮
効果に伴ない変化していくため、従来の方法では運転中
にも速度推定特性が悪化する。
A secondary resistance that cannot be directly measured is used in the slip angular velocity calculation formulas and model characteristic equations of these methods, and the measured value of the secondary resistance and the actual system are used. If the values of do not match, this leads to an error in speed estimation. Further, since the secondary resistance value changes along with the temperature rise and the skin effect at the time of transition, the speed estimation characteristic deteriorates even during operation in the conventional method.

【0004】そこで、本発明の目的は交流モ−タの回転
速度を比較的に簡単に刻々と検出することができる装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus capable of detecting the rotational speed of an AC motor relatively easily and moment by moment.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、三相PWMインバータで駆動される三相交
流モ−タの回転速度を検出する装置であって、前記三相
PWMインバータの三相出力電圧瞬時値(v1a、v1b
1c)を検出する電圧検出手段と、前記三相PWMイン
バータの三相出力電流瞬時値(i1a、i1b、i1c)を検
出する電流検出手段と、前記三相出力電圧瞬時値
(v1a、v1b、v1c)を二相電圧瞬時値(v1d、v1q)
に変換し、前記三相出力電流瞬時値(i1a、i1b
1c)を二相電流瞬時値(i1d、i1q)に変換し、前記
二相出力電圧瞬時値(v1d、v1q)と前記二相出力電流
瞬時値(i1d、i1q)とに基づいて前記交流モ−タの一
次磁束(φ1d、φ1q)及び二次磁束(φ2d、φ2q)を求
め、前記二相出力電流瞬時値(i1d、i1q)と前記一時
磁束(φ1d、φ1q)と前記二次磁束(φ2d、φ2q)と前
記交流モ−タの一次、二次及び相互インダクタンス(L
11、L22、M)に基づいて前記交流モ−タの回転速度に
対応する値を求める回転速度演算手段とから成ることを
特徴とする交流モ−タの回転速度検出装置に係わるもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, the present invention is a device for detecting the rotation speed of a three-phase AC motor driven by a three-phase PWM inverter, wherein the three-phase PWM inverter is used. Three-phase output voltage instantaneous value (v 1a , v 1b ,
v 1c ), voltage detection means for detecting the three-phase output current instantaneous value (i 1a , i 1b , i 1c ) of the three-phase PWM inverter, and three-phase output voltage instantaneous value (v 1a , v 1b , v 1c ) are two-phase voltage instantaneous values (v 1d , v 1q ).
And the three-phase output current instantaneous values (i 1a , i 1b ,
i 1c ) is converted into a two-phase current instantaneous value (i 1d , i 1q ), and the two-phase output voltage instantaneous value (v 1d , v 1q ) and the two-phase output current instantaneous value (i 1d , i 1q ) are converted into The primary magnetic flux (φ 1d , φ 1q ) and the secondary magnetic flux (φ 2d , φ 2q ) of the AC motor are obtained based on the above equation, and the instantaneous values of the two-phase output current (i 1d , i 1q ) and the temporary magnetic flux are obtained. (Φ 1d , φ 1q ), the secondary magnetic flux (φ 2d , φ 2q ), and the primary, secondary and mutual inductances (L) of the AC motor.
Those related to the rotational speed detecting device of the motor - AC motor, characterized in that it consists of a rotational speed calculating means for calculating a value corresponding to the rotational speed of the motor - 11, wherein the AC motor based on the L 22, M) .

【0006】[0006]

【発明の作用及び効果】本発明においては、モータの回
転速度を二次抵抗を使用しないで推定する。従って、温
度変化等による二次抵抗値の変化に無関係に回転速度を
検出することが可能になる。なお、速度センサを使用し
ないで、回転速度を知ることができるので、装置の低コ
スト化及び小型化が可能になる。
In the present invention, the rotation speed of the motor is estimated without using the secondary resistance. Therefore, it becomes possible to detect the rotation speed regardless of the change in the secondary resistance value due to the temperature change or the like. Since the rotation speed can be known without using the speed sensor, the cost and size of the device can be reduced.

【0007】[0007]

【実施例】次に、本発明の実施例に係わるインパルシブ
ルトルクドライブインバータ装置による三相交流モータ
(誘導電動機)の回転速度制御装置を説明する。この速
度制御装置を示す図1において、三相誘導電動機から成
るモータ1には、PWM制御可能な三相インバータ2が
接続されている。インバータ2は、直流電源3にトラン
ジスタから成るスイッチ素子Q1 、Q2 、Q3 、Q4 、
Q5 、Q6 をブリッジ接続したものである。6個のスイ
ッチ素子Q1 〜Q6 は、駆動回路4から供給される制御
信号に応答してオン・オフ動作する。なお、インバータ
2の上側の3つのスイッチ素子Q1 、Q2 、Q3 と下側
の3つのスイッチ素子Q4、Q5 、Q6 とは、互いに逆
に動作するので、一方の制御を特定すれば、インバータ
全体の制御が特定される。ここでは、ROM(リードオ
ンリーメモリ)5から読み出される第1、第2、及び第
3の信号A、B、Cによりインバータ制御状態を特定
し、信号A、B、Cが高レベル即ち論理“1”の時にス
イッチ素子Q1、Q2 、Q3 がオン、低レベル即ち論理
“0”の時にスイッチ素子Q1 、Q2 、Q3 がオフとす
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a rotation speed control device for a three-phase AC motor (induction motor) using an impulsive torque drive inverter device according to an embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1 showing this speed control device, a PWM-controllable three-phase inverter 2 is connected to a motor 1 composed of a three-phase induction motor. The inverter 2 includes switching elements Q1, Q2, Q3, Q4, which are transistors in the DC power supply 3,
It is a bridge connection of Q5 and Q6. The six switch elements Q1 to Q6 are turned on / off in response to a control signal supplied from the drive circuit 4. Note that the upper three switch elements Q1, Q2, Q3 and the lower three switch elements Q4, Q5, Q6 of the inverter 2 operate in reverse to each other, so if one control is specified, the entire inverter Controls are identified. Here, the inverter control state is specified by the first, second, and third signals A, B, and C read from the ROM (Read Only Memory) 5, and the signals A, B, and C are set to the high level, that is, the logic "1". The switch elements Q1, Q2, Q3 are turned on when "", and the switch elements Q1, Q2, Q3 are turned off when they are at a low level, that is, a logical "0".

【0008】[0008]

【ROMアドレス説明】ROM5はインバータ2をPW
M制御するためのPWMスイッチングパターン(単位ベ
クトルデータ)を予め書き込んだものである。このRO
M5は正転PWMパターンメモリM1 、M5 と、正転用
ゼロベクトルメモリM2 と、逆転PWMパターンメモリ
M3 、M7 と、逆転用ゼロベクトルメモリM4 と、正転
用法線ベクトルM6 と、逆転用法線ベクトルM8 を有す
る。各メモリM1 〜M8 は例えば0〜1023までの1
024アドレスを各々有し、各々アップ・ダウンカウン
タ6の10ビットの2進出力ライン6aの値でアドレス
指定される。ただし、8つのメモリM1 〜M8 から1つ
が選択され、この選択されたメモリの出力のみがインバ
ータ2の制御のために有効に使用される。この選択を行
うためにROM5はゼロベクトル選択制御端子7と、正
転逆転選択制御信号入力端子8と、法線ベクトル選択制
御端子42とを有する。まず、法線ベクトル選択制御信
号端子42が論理“0”の時はゼロベクトルメモリを含
むM1 〜M4 が選択される。また、論理“1”の時は法
線ベクトルメモリを含むM5 〜M8 が選択される。ゼロ
ベクトル選択制御信号入力端子7が論理“0”の時には
メモリM1 とM3 、またはM5とM7 とのいずれか一つ
が選択され、論理“1”の時にはメモリM2 とM4 、ま
たはM6 とM8 とのいずれか一つが選択される。更に、
正転逆転選択制御信号入力端子8が“0”の場合にはメ
モリM1 とM2 、またはM5 とM6 とのいずれか一つが
選択され、“1”の時にはメモリM3 とM4 、またはM
7 とM8 とのいずれか一つが選択される。今、ライン6
aの10ビットをA0 〜A9 の10ビットで表わし、入
力端子7の入力ビットをA10で表わし、入力端子8の入
力ビットをA11で表わし、入力端子42の入力ビットを
A12で表わすとすれば、A0 〜A9の10ビットでアド
レスが指定される。また、A10、A11、A12を[A12、
A11、A10]と表わせば、[000]の時に第1のメモ
リM1 (正転PWMスイッチングパターン)が選択さ
れ、[001]の時に第2のメモリM2 (正転用ゼロベ
クトル)が選択され、同様に[111]でM8 (逆転用
法線ベクトル)が選択される。
[Description of ROM address] ROM5 is the inverter 2 PW
A PWM switching pattern (unit vector data) for M control is written in advance. This RO
M5 is a forward rotation PWM pattern memory M1, M5, a forward rotation zero vector memory M2, a reverse rotation PWM pattern memory M3, M7, a reverse rotation zero vector memory M4, a forward rotation normal vector M6, and a reverse rotation normal vector M8. Have. Each of the memories M1 to M8 is, for example, one of 0 to 1023
024 addresses, each addressed by the value of the 10-bit binary output line 6a of the up / down counter 6. However, one is selected from the eight memories M1 to M8, and only the output of the selected memory is effectively used for controlling the inverter 2. In order to make this selection, the ROM 5 has a zero vector selection control terminal 7, a forward / reverse rotation selection control signal input terminal 8, and a normal vector selection control terminal 42. First, when the normal vector selection control signal terminal 42 is logic "0", M1 to M4 including the zero vector memory are selected. When the logical value is "1", M5 to M8 including the normal vector memory are selected. When the zero vector selection control signal input terminal 7 is logic "0", either one of the memories M1 and M3 or M5 and M7 is selected. When the zero vector selection control signal input terminal 7 is logic "1", the memories M2 and M4 or M6 and M8 are selected. Either one is selected. Furthermore,
When the forward / reverse rotation selection control signal input terminal 8 is "0", one of the memories M1 and M2 or M5 and M6 is selected, and when it is "1", the memories M3 and M4 or M.
Either one of 7 and M8 is selected. Now line 6
If the 10 bits of a are represented by 10 bits of A0 to A9, the input bit of the input terminal 7 is represented by A10, the input bit of the input terminal 8 is represented by A11, and the input bit of the input terminal 42 is represented by A12, then An address is designated by 10 bits of A0 to A9. In addition, A10, A11, A12 are [A12,
Expressed as A11, A10], the first memory M1 (normal rotation PWM switching pattern) is selected at [000] and the second memory M2 (normal rotation zero vector) is selected at [001]. In [111], M8 (reverse normal vector) is selected.

【0009】モータ1の回転速度を制御するために回転
速度の情報が必要になる。従来は速度検出器によって回
転速度を検出したが、本実施例では装置の低コスト化を
達成するために速度検出器を設けずに速度推定手段を設
けている。即ち、インバ−タ2の出力電流及び出力電圧
に基づいてモ−タ1の回転速度を推定し且つ磁束制御を
行うための回転速度演算・磁束制御回路50が設けられ
ている。回転速度推定方法の詳細は後述する。
In order to control the rotation speed of the motor 1, information on the rotation speed is required. Conventionally, the rotational speed is detected by the speed detector, but in the present embodiment, the speed estimating means is provided without providing the speed detector in order to reduce the cost of the device. That is, there is provided a rotation speed calculation / flux control circuit 50 for estimating the rotation speed of the motor 1 based on the output current and output voltage of the inverter 2 and controlling the magnetic flux. Details of the rotation speed estimation method will be described later.

【0010】回転速度演算求・磁束制御回路50で求め
られたモータ回転速度ωm はライン9aから差信号形成
手段(比較手段)としての減算器10に入力し、速度指
令発生手段としてのライン11のディジタル速度指令
(所望回転速度)即ち基準信号と比較され、両者の差信
号が減算器10から得られる。
The motor rotation speed ω m obtained by the rotation speed calculation / flux control circuit 50 is input from a line 9a to a subtracter 10 as a difference signal forming means (comparing means), and a line 11 as a speed command generating means. Of the digital speed command (desired rotation speed), that is, a reference signal, and a difference signal between the two is obtained from the subtracter 10.

【0011】減算器10の出力はK(1+1/Tis)で
表わされる比例積分補償回路12に入力し、この出力ラ
イン13に補償出力即ち差信号VD が得られる。この補
償出力は制御における操作量を示すものであり、これに
基づいてメモリ5からのベクトルデータの読み出しが決
定される。
The output of the subtractor 10 is input to a proportional-plus-integral compensation circuit 12 represented by K (1 + 1 / T is ), and a compensation output, that is, a difference signal V D is obtained at this output line 13. This compensation output indicates the operation amount in control, and the reading of vector data from the memory 5 is determined based on this.

【0012】補償出力ライン13の信号補償差信号VD
は、この差信号VD の正負を判定するための第1の比較
器14に入力すると共に、絶対値回路15を通って第2
の比較器16に入力する。正転・逆転(F/B)を決定
するための第1の比較器14の出力端子はカウンタ6の
アップ・ダウン入力端子U/Dに接続されていると共に
ROM5の正転逆転選択信号入力端子8に接続されてい
る。
The signal compensation difference signal V D of the compensation output line 13
Is input to the first comparator 14 for determining whether the difference signal V D is positive or negative, and the second comparator 14 passes through the absolute value circuit 15.
Input to the comparator 16. The output terminal of the first comparator 14 for determining the forward / reverse rotation (F / B) is connected to the up / down input terminal U / D of the counter 6 and the forward / reverse rotation selection signal input terminal of the ROM 5 is connected. 8 is connected.

【0013】17は発振器(OSC)であって、20〜
50kHz 程度のクロックパルスを発生する。この発振器
17の出力端子はANDゲート18の一方の入力端子に
接続され、このANDゲート18の出力端子がカウンタ
6のクロック入力端子CLに接続されているので、AN
Dゲート18のもう一方の入力端子が高レベルの時のみ
発振器17の出力がクロックパルスとしてカウンタ6に
入力する。
Reference numeral 17 denotes an oscillator (OSC), which has 20 to 20
A clock pulse of about 50kHz is generated. The output terminal of the oscillator 17 is connected to one input terminal of the AND gate 18, and the output terminal of the AND gate 18 is connected to the clock input terminal CL of the counter 6, so that AN
The output of the oscillator 17 is input to the counter 6 as a clock pulse only when the other input terminal of the D gate 18 is at high level.

【0014】駆動・停止を判定するための第2の比較器
16の非反転入力端子には三角波発生器19が接続され
ている。三角波発生器19は例えば、発振器17の出力
周波数よりは低い2.5kHz で三角波電圧Vc (キャリ
ア)を発生し、このVc と差信号VD の絶対値とが比較
器16で比較される。第2の比較器16の出力端子はN
OT回路20を介してANDゲート18の入力端子に接
続されていると共に、ROM5の零ベクトル選択制御信
号入力端子7に接続されている。
A triangular wave generator 19 is connected to the non-inverting input terminal of the second comparator 16 for determining drive / stop. The triangular wave generator 19 generates a triangular wave voltage Vc (carrier) at 2.5 kHz, which is lower than the output frequency of the oscillator 17, and the comparator 16 compares this Vc with the absolute value of the difference signal V D. The output terminal of the second comparator 16 is N
It is connected to the input terminal of the AND gate 18 via the OT circuit 20 and also connected to the zero vector selection control signal input terminal 7 of the ROM 5.

【0015】回転速度演算及び磁束制御回路50はイン
バータ2の出力電圧と電流に基づいてすべり角速度ωs
を演算し且つ磁束を検出するように構成されている。従
って、インバータ2の出力電圧瞬時値を検出するための
3本の出力ライン31a及びモータ1の入力電流瞬時値
を検出するための電流センサ43a、43b、43cの
3本の出力ライン34aが回転速度演算及び磁束制御回
路50に接続され、この回転速度ωm の出力ライン9a
に減算器10に接続され、またこの磁束信号出力ライン
55はROM5の端子42に接続されている。なお、図
1ではメモリ5からのベクトルデータ(スイッチングパ
ターン)の読み出しを制御する回路が、アナログ的に示
されているが、実際には、減算器10、比例積分補償回
路12、比較器14、16、絶対値回路15、三角波発
生回路19、回転速度演算及び磁束制御回路50はDS
P(ディジタル信号処理装置)で構成されている。ま
た、インバータ2の出力電圧検出ライン31a及び電流
検出ライン34aにはA/D変換器が接続されている
が、図面を簡単にするために図1では省略されている。
The rotation speed calculation and magnetic flux control circuit 50 determines the slip angular speed ω s based on the output voltage and current of the inverter 2.
Is calculated and the magnetic flux is detected. Therefore, the three output lines 31a for detecting the instantaneous value of the output voltage of the inverter 2 and the three output lines 34a of the current sensors 43a, 43b, 43c for detecting the instantaneous value of the input current of the motor 1 are the rotational speeds. The output line 9a of this rotation speed ω m is connected to the arithmetic and magnetic flux control circuit 50.
Is connected to the subtractor 10 and the magnetic flux signal output line 55 is connected to the terminal 42 of the ROM 5. Although the circuit for controlling the reading of the vector data (switching pattern) from the memory 5 is shown in FIG. 1 in an analog manner, actually, the subtractor 10, the proportional-plus-integral compensation circuit 12, the comparator 14, 16, the absolute value circuit 15, the triangular wave generation circuit 19, the rotation speed calculation and magnetic flux control circuit 50 are DS
P (digital signal processing device). Further, an A / D converter is connected to the output voltage detection line 31a and the current detection line 34a of the inverter 2, but it is omitted in FIG. 1 to simplify the drawing.

【0016】図2は図1の回転速度演算及び磁束制御回
路50を詳しく示す。この回路50の各部を説明する前
に一次鎖交磁束の検出方法の原理を説明する。
FIG. 2 shows the rotation speed calculation and magnetic flux control circuit 50 of FIG. 1 in detail. Before describing each part of the circuit 50, the principle of the method for detecting the primary interlinkage magnetic flux will be described.

【0017】誘導電動機の特性方程式は次の(1)式で
表わすことができる。
The characteristic equation of the induction motor can be expressed by the following equation (1).

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】ここで、v1d、v1qはモータ1の一次電圧
1a、v1b、v1cをd−q座標軸で示す二相の一次電
圧、i1d、i1qはモータ1の一次電流i1a、i1b、i1c
をd−q座標軸で示す二相の一次電流、R1 、R2 は一
次及び二次巻線抵抗、L11、L12は一次及び二次巻線イ
ンダクタンス、ωm は回転子回転角速度(回転速度)、
Mは一次、二次巻線相互インダクタンス、pはd/dt
を示す微分演算子である。
Here, v 1d and v 1q are two-phase primary voltages of the motor 1 whose primary voltages v 1a , v 1b and v 1c are shown by dq coordinate axes, and i 1d and i 1q are primary currents i of the motor 1. 1a , i 1b , i 1c
Are primary and secondary winding resistances, L 11 and L 12 are primary and secondary winding inductances, and ω m is a rotor rotation angular velocity (rotational speed). ,
M is the mutual inductance of the primary and secondary windings, and p is d / dt
Is a differential operator.

【0020】式(1)において検出不可能な値は二次電
流i2d、i2qである。この二次電流i2d、i2qは式
(1)の第1行と第2行によって求められ、これを式
(1)の第3行と第4行に代入すれば、回転角速度ωm
に対する2つの式(2)(3)が得られる。
The undetectable values in the equation (1) are the secondary currents i 2d and i 2q . The secondary currents i 2d and i 2q are obtained by the first and second rows of the equation (1). Substituting these into the third and fourth rows of the equation (1), the rotational angular velocity ω m
Two equations (2) and (3) for

【0021】[0021]

【数2】[Equation 2]

【0022】ところで、式(2)及び(3)のいずれに
も検出不可能な二次抵抗R2 が含まれるので、式(2)
と式(3)とを連立して二次抵抗R2 を消去して次の式
(4)を得る。
By the way, since the undetectable secondary resistance R2 is included in both the equations (2) and (3), the equation (2)
And the equation (3) are combined to eliminate the secondary resistance R2 to obtain the following equation (4).

【0023】[0023]

【数3】 [Equation 3]

【0024】ここで、φ1d、φ1qはモータ1における三
相の一次鎖交磁束をd−q座標軸で示す二相の一次鎖交
磁束、φ2d、φ2qはモータ2における三相の二次鎖交磁
束をd−q座標軸で示す二相の二次鎖交磁束である。
Here, φ 1d and φ 1q are two-phase primary interlinkage magnetic fluxes showing the three-phase primary interlinkage magnetic flux in the motor 1 on the dq coordinate axes, and φ 2d and φ 2q are three-phase primary interlinkage fluxes in the motor 2. It is a two-phase secondary interlinkage magnetic flux that shows the next interlinkage magnetic flux on the dq coordinate axes.

【0025】三相一括して、一次鎖交磁束ベクトルφ1
と一次電圧ベクトルv1 と、一次電流ベクトルi1 と一
次抵抗R1 との関係を示すと次の式(5)になり、また
二次鎖交磁束ベクトルφ2 と一次鎖交磁束ベクトルφ1
と一次及び次のインダクタンスL1 、L2 と相互インダ
クタンスMとの関係を示すと次の式(6)になる。
The primary interlinkage magnetic flux vector φ 1
And the primary voltage vector v 1 and the relationship between the primary current vector i 1 and the primary resistance R 1 are given by the following equation (5), and the secondary interlinkage magnetic flux vector φ 2 and the primary interlinkage magnetic flux vector φ 1
The following equation (6) shows the relationship between the primary and secondary inductances L 1 and L 2 and the mutual inductance M.

【0026】[0026]

【数4】 [Equation 4]

【0027】φ1d及びφ1qはφ1 と同様に次の式(7)
で示すことができ、φ2d及びφ2qはφ2 と同様に次の式
(8)で示すことができる。
Φ 1d and φ 1q are expressed by the following equation (7) in the same manner as φ 1.
And φ 2d and φ 2q can be expressed by the following equation (8) similarly to φ 2 .

【0028】[0028]

【数5】 [Equation 5]

【0029】式(7)及び式(8)におけるv1d
1q、R1 、i1d、i1qは検出又は測定又は演算に基づ
いて決定することができる値である。また、式(9)及
び式(10)の各パラメータも検出又は測定又は演算に
基づいて決定することができる値である。従って式
(4)の回転角速度ωm は検出された値に基づいて演算
で決定することができる。
V 1d in the equations (7) and (8),
v 1q , R 1 , i 1d and i 1q are values that can be determined based on detection or measurement or calculation. Further, the parameters of the equations (9) and (10) are also values that can be determined based on detection, measurement, or calculation. Therefore, the rotational angular velocity ω m in equation (4) can be determined by calculation based on the detected value.

【0030】なお、式(1)に含まれているd−q座標
軸で示される二相の出力電圧v1d、v1q及び電流i1d
1qはインバータ2の三相出力電圧瞬時値(一次電圧)
1a、v1b、v1c及び三相出力電流瞬時値(一次電流)
1a、i1b、i1cに基づいて次の式(11)及び式(1
2)で決定される。
The two-phase output voltages v 1d and v 1q and the current i 1d indicated by the dq coordinate axes included in the equation (1)
i 1q is the instantaneous value of the three-phase output voltage of the inverter 2 (primary voltage)
v 1a , v 1b , v 1c and three-phase output current instantaneous value (primary current)
Based on i 1a , i 1b , and i 1c , the following formula (11) and formula (1
Determined in 2).

【0031】[0031]

【数5】[Equation 5]

【0032】次に、図1の回転速度演算・磁束制御回路
50を図2、図3及び図4を参照して詳しく説明する。
図2は回転速度演算・磁束制御回路50の機能ブロック
図即ち等価回路を示す。図2において、インバータ2の
出力ライン31aは演算増幅器から成る三相二相変換回
路31に接続されている。この三相二相変換回路31で
は、式(11)に従ってインバータ2の出力電圧v1a
1b、v1cをd−q座標軸で示される二相出力電圧
1d、v1qに変換する。インバータ2の電流検出ライン
34aは演算増幅器から成る三相二相変換回路34に接
続されている。この変換回路34は式(12)に従って
インバータ出力電流i1a、i1b、i1cをd−q座標軸で
示される二相の電流i1d、i1qに変換する。
Next, the rotation speed calculation / flux control circuit 50 of FIG. 1 will be described in detail with reference to FIGS. 2, 3 and 4.
FIG. 2 shows a functional block diagram of the rotation speed calculation / flux control circuit 50, that is, an equivalent circuit. In FIG. 2, the output line 31a of the inverter 2 is connected to the three-phase / two-phase conversion circuit 31 including an operational amplifier. In the three-phase / two-phase conversion circuit 31, the output voltage v 1a of the inverter 2 is calculated according to the equation (11),
The v 1b and v 1c are converted into two-phase output voltages v 1d and v 1q indicated by the dq coordinate axes. The current detection line 34a of the inverter 2 is connected to the three-phase / two-phase conversion circuit 34 including an operational amplifier. The conversion circuit 34 converts the inverter output currents i 1a , i 1b , i 1c into two-phase currents i 1d , i 1q indicated by the dq coordinate axes according to the equation (12).

【0033】φ1d、φ1q演算回路60は、電圧及び電流
三相二相変換回路31、34にそれぞれ接続され、
1d、v1q、i1d、i1qに基づいて式(7)(8)の演
算を実行して直交座標で表わされた一次磁束φ1d、φ1q
を出力する。この演算回路60は、図3に示すようにi
1d、i1qにR1 をかけるための2つのかけ算器61、6
2と、v1d、v1qとi1d1 、i1q1 との減算を行う
2つの減算器63、64と、これ等の出力を積分するた
めの2つの積分器65、66で示すことができる。
The φ 1d and φ 1q arithmetic circuits 60 are connected to the voltage and current three-phase / two-phase conversion circuits 31 and 34, respectively,
Based on v 1d , v 1q , i 1d , and i 1q , the operations of equations (7) and (8) are executed, and the primary magnetic fluxes φ 1d and φ 1q expressed in Cartesian coordinates.
Is output. As shown in FIG.
Two multipliers 61 and 6 for multiplying 1d and i 1q by R 1.
2 and two subtractors 63 and 64 for subtracting v 1d and v 1q from i 1d R 1 and i 1q R 1 and two integrators 65 and 66 for integrating these outputs. be able to.

【0034】図2に示すようにφ2d、φ2q演算回路70
はφ1d、φ1q演算回路60と電流の三相二相変換回路3
4に接続されており、モータ1の二次磁束φ2d、φ2q
演算する。このφ2d、φ2q演算回路70の詳細は図3に
示すように2つのL22/M乗算器71、72と、2つの
(L1122−M2 )/M乗算器73、74と、2つの減
算器75、76とから成り、式(9)(10)の演算を
実行する。
As shown in FIG. 2, φ 2d , φ 2q arithmetic circuit 70
Is a φ 1d , φ 1q arithmetic circuit 60 and a current three-phase / two-phase converter 3
The secondary magnetic fluxes φ 2d and φ 2q of the motor 1 are calculated. The details of the φ 2d and φ 2q arithmetic circuit 70 include two L 22 / M multipliers 71 and 72 and two (L 11 L 22 −M 2 ) / M multipliers 73 and 74 as shown in FIG. It is composed of two subtractors 75 and 76, and executes the operations of equations (9) and (10).

【0035】図2の回転角速度演算回路80は、φ1d
φ1q演算回路60と、φ2d、φ2q演算回路70と電流三
相二相変換回路34とに接続され、式(4)を演算する
ために図4に示すようにL11及びL22の乗算器(係数
器)91、92と、2つの減算器93、94と、2つの
微分器95、96と、4つの乗算器97、98、99、
100と、これ等の出力段の減算器101、加算器10
2と、1つの割算器103とで構成されている。モータ
を正弦波電圧で駆動することを考えると、定常状態では
式(4)の分子、分母は共に零となり、この式を用いる
ことは不可能になる。しかし、ここではPWMインバー
タによりモータ1を駆動しているので、モータ1は高周
波リップルを重畳した波形で駆動され、重畳された高周
波リップルの効果により定常状態がなくなり、分子、分
母が零とはならず、式(4)で回転角速度ωm を求める
ことが可能になる。
The rotational angular velocity calculating circuit 80 in FIG. 2, phi 1d,
and phi 1q arithmetic circuit 60, φ 2d, φ 2q is connected to an operation circuit 70 and the current three-phase two-phase conversion circuit 34, Equation (4) to calculate the L 11 and L 22 as shown in FIG. 4 Multipliers (coefficient multipliers) 91 and 92, two subtractors 93 and 94, two differentiators 95 and 96, and four multipliers 97, 98 and 99,
100, a subtractor 101 and an adder 10 at the output stage of these
2 and one divider 103. Considering that the motor is driven by a sinusoidal voltage, the numerator and denominator of equation (4) are both zero in the steady state, and this equation cannot be used. However, here, since the motor 1 is driven by the PWM inverter, the motor 1 is driven by the waveform in which the high frequency ripple is superimposed, the steady state disappears due to the effect of the superimposed high frequency ripple, and the numerator and denominator are not zero. Instead, it becomes possible to obtain the rotational angular velocity ω m by the equation (4).

【0036】次に、正弦波駆動で式(4)の分子、分母
が零になること及びPWM制御で零にならないことを次
に説明する。式(4)は三相一括して次の式(13)で
示すことができる。 ωm =|( φ1 −L1 1 )×(d/dt)φ2 |/(φ1 −L1 1 )・φ2 =|Mi2 ×(d/dt)φ2 |/Mi2 ・φ2 (13) ただし、ここでi2 は二次電流ベクトルである。モータ
1が正弦波駆動ですべりSが一定の場合は、d/dtφ
2 とi2 は同相になり、またφ2 とi2 は直交する。従
って、式(13)の分子は、d/dtφ2 とi2 とが同
相であるため、その外積の大きさは |d/dtφ2 ||i2 |sin 0=0 となる。また、式(13)の分母はφ2 とi2 は直交す
るため、その内積の値は |φ2 ||i2 |cos π/2=0 となる。一方、モータ1の駆動電圧にPWM制御に基づ
いて高周波リップルが重畳されていると、二次磁束の回
転は瞬時的に正転、逆転を繰返し、φ2 とi2 の高周波
分は直交しなくなる。
Next, it will be described that the numerator and denominator of the equation (4) become zero by the sine wave drive and that they do not become zero by the PWM control. The expression (4) can be expressed by the following expression (13) for the three phases collectively. ω m = | (φ 1 −L 1 i 1 ) × (d / dt) φ 2 | / (φ 1 −L 1 i 1 ) · φ 2 = | Mi 2 × (d / dt) φ 2 | / Mi 2 · φ 2 (13) where i 2 is the secondary current vector. When the motor 1 is a sine wave drive and the slip S is constant, d / dtφ
2 and i 2 are in phase, and φ 2 and i 2 are orthogonal. Therefore, in the numerator of the equation (13), since d / dtφ 2 and i 2 are in phase, the magnitude of the outer product is | d / dtφ 2 || i 2 | sin 0 = 0. Since φ 2 and i 2 are orthogonal to each other in the denominator of Expression (13), the value of the inner product is | φ 2 || i 2 | cos π / 2 = 0. On the other hand, when a high frequency ripple is superimposed on the drive voltage of the motor 1 based on PWM control, the rotation of the secondary magnetic flux repeats normal rotation and reverse rotation instantaneously, and the high frequency components of φ 2 and i 2 are no longer orthogonal. .

【0037】図10は式(1)に従う回転角速度ωm
演算値波形を示す。図10の(a)に示すように速度演
算値は安定的に得られる。一方、式(1)の分子及び分
母の値は図10の(b)(c)に示すように変動してい
る。図10の(c)に示すように瞬間的に分母が零にな
る期間が生じる。従って、分母が零になる所又はこの近
傍では速度演算の誤差が生じる。この誤差の影響をなく
すために、分母が零となる付近では演算を行なわず、L
PFで平滑したものと等価な速度制御が実行される。
FIG. 10 shows a calculated value waveform of the rotational angular velocity ω m according to the equation (1). As shown in (a) of FIG. 10, the speed calculation value can be stably obtained. On the other hand, the values of the numerator and the denominator of the equation (1) fluctuate as shown in (b) and (c) of FIG. As shown in (c) of FIG. 10, a period in which the denominator becomes zero instantaneously occurs. Therefore, a velocity calculation error occurs at or near the place where the denominator becomes zero. In order to eliminate the influence of this error, the calculation is not performed near the denominator becomes zero, and L
Speed control equivalent to that smoothed by PF is executed.

【0038】図11は図1の装置におけるモータ1の実
速度と演算速度と負荷トルクと二次抵抗R2 の演算値と
を示す。この図11ではモータ1を第1の方向に180
0rpm で回転させた後に、第2の方向に1800rpm で
回転させ、定常状態を保った後に再び第1の方向に18
00rpm で回転しているが、演算速度もこれに良好に対
応している。また、定格負荷状態となり、負荷トルクが
生じている期間においても、演算速度が実速度にほぼ一
致している。更に、二次抵抗R2 の変動が演算速度に影
響していない。
FIG. 11 shows the actual speed of the motor 1 in the apparatus of FIG. 1, the calculated speed, the load torque, and the calculated value of the secondary resistance R2. In FIG. 11, the motor 1 is moved in the first direction by 180
After rotating at 0 rpm, rotate at 1800 rpm in the second direction, keep steady state, and then restart at 18 rpm in the first direction.
Although it is rotating at 00 rpm, the calculation speed corresponds well to this. Further, the calculated speed is substantially equal to the actual speed even in the period in which the load is in the rated load state and the load torque is generated. Further, the fluctuation of the secondary resistance R2 does not affect the calculation speed.

【0039】図2のφ1 演算回路39は、φ1d、φ1q
算回路60に接続され、φ1 =(φ1d 2 +φ1q 21/2
の演算を実行し、一次磁束φ1 の絶対値を出力する。Δ
|φ1 |のヒステリシス比較幅を有するヒステリシス比
較器40、41にて一次鎖交磁束の検出値|φ1 |と一
次鎖交磁束指令値|φ1a|が比較される。そして、|φ
1 |が|φ1a|+Δ|φ1 |を越えて更に増加した時比
較器41は論理“0”を出力しROM5においてゼロベ
クトルを含むブロックM1 〜M4 を選択する。また、|
φ1 |が|φ1a|−Δ|φ1 |を越えて更に減少した場
合論理“1”を出力しROM5において法線ベクトルを
含むブロックM5 〜M8 を選択する。これにより、一次
磁束φ1 の大きさが一定に制御される。
The φ 1 arithmetic circuit 39 of FIG. 2 is connected to the φ 1d and φ 1q arithmetic circuits 60, and φ 1 = (φ 1d 2 + φ 1q 2 ) 1/2
Is executed and the absolute value of the primary magnetic flux φ 1 is output. Δ
Hysteresis comparators 40 and 41 having a hysteresis comparison width of | φ 1 | compare the detected value | φ 1 | of the primary interlinkage magnetic flux with the primary interlinkage magnetic flux command value | φ 1a |. And | φ
When 1 | further exceeds | φ 1a | + Δ | φ 1 | and the comparator 41 outputs a logic "0", the blocks M1 to M4 containing the zero vector in the ROM 5 are selected. Also, |
When φ 1 | exceeds | φ 1a | −Δ | φ 1 | and further decreases, a logic “1” is output and the blocks M 5 to M 8 including the normal vector are selected in the ROM 5. As a result, the magnitude of the primary magnetic flux φ 1 is controlled to be constant.

【0040】電圧ベクトルとゼロベクトルに基づくイン
バータの制御はインパルシブルトルクドライブを説明す
る。
Controlling an inverter based on a voltage vector and a zero vector describes an impulse torque drive.

【ROMの内容】ROM5に原理的に示す如くデータが
書き込まれている。即ちROMは0〜1023のアドレ
スを有するが、図5は説明を簡単にするために0〜51
1のアドレスの場合のベクトルの配置を示す。正転PW
MパターンメモリM1 、M5 のアドレス0〜3には例え
ば電圧ベクトルV6 、V2 、V6 、V2 のデータが順に
書き込まれ、正転用ゼロベクトルメモリM2 のアドレス
0〜3には零ベクトルV7、V0 、V7 、V0 のデータ
が順に書き込まれ、逆転PWMパターンメモリM3、M7
のアドレス0〜3には電圧ベクトルV1 、V5 、V1
、V5 のデータが順に書き込まれ、逆転用ゼロベクト
ルメモリM4 には零ベクトルV0 、V7 、V0、V7 の
データが順に書き込まれ、正転用法線ベクトルメモリM
6 のアドレス0〜3には正転用PWMパターンメモリM
1 のアドレス0〜3のベクトルに対応する法線ベクトル
V4 が書き込まれ、逆転用法線ベクトルメモリM8 のア
ドレス0〜3には逆転用PWMパターンメモリM3 のア
ドレス0〜3のベクトルに対応する法線ベクトルV4 が
書き込まれている。残りのアドレス4〜511にもアド
レス0〜3と同一の原理でベクトルデータが書き込まれ
ている。図5の各アドレスのベクトルデータは原理を示
すものであるため、実際のデータとは異なる。今、正転
PWMパターンメモリM1 のアドレス0〜84(0度〜
60度区間に対応)の実際の電圧ベクトルデータを示す
と、V6 、V6 、V6 、V6 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V2 、V6 、V6 、V6 、V6 、V2 、V2
、V2 、V2 、V2 、V2 、V6 、V6 、V6 、V6
、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V3 、V3 、V3
、V3 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2 、V3
、V3 、V3 、V3 、V2 、V2 、V2 、V2 、V2
、V2 、V3 、V3 、V3 、V3 、になる。
[Contents of ROM] Data is written in the ROM 5 as shown in principle. That is, the ROM has addresses 0 to 1023, but in FIG.
The arrangement of vectors for an address of 1 is shown. Forward PW
For example, data of voltage vectors V6, V2, V6 and V2 are sequentially written in the addresses 0 to 3 of the M pattern memories M1 and M5, and zero vectors V7, V0 and V7 are written in the addresses 0 to 3 of the zero vector memory M2 for normal rotation. , V0 data are written in order, and the reverse PWM pattern memories M3, M7 are written.
At addresses 0 to 3 of voltage vectors V1, V5, V1
, V5 are sequentially written, and the zero vector memory M4 for reverse rotation is sequentially written with the data of zero vectors V0, V7, V0, V7, and the normal vector memory M for normal rotation is written.
Forward rotation PWM pattern memory M is assigned to addresses 0 to 3 of 6.
The normal vector V4 corresponding to the vector of addresses 0 to 3 of 1 is written, and the normals corresponding to the vectors of addresses 0 to 3 of the PWM pattern memory for reverse M3 are written in the addresses 0 to 3 of the normal vector memory for reverse M8. Vector V4 is written. Vector data is also written in the remaining addresses 4 to 511 according to the same principle as the addresses 0 to 3. The vector data of each address in FIG. 5 shows the principle and is different from the actual data. Now, the normal rotation PWM pattern memory M1 addresses 0 to 84 (0 degrees to
Actual voltage vector data (corresponding to 60 degree section) is shown as V6, V6, V6, V6, V2, V2, V2, V2.
, V2, V2, V6, V6, V6, V6, V2, V2
, V2, V2, V2, V2, V6, V6, V6, V6
, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2
, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2
, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2
, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V2
, V2, V2, V2, V2, V2, V3, V3, V3
, V3, V2, V2, V2, V2, V2, V2, V3
, V3, V3, V3, V2, V2, V2, V2, V2
, V2, V3, V3, V3, V3.

【0041】図6は6個の電圧ベクトルV1 〜V6 と、
2つの零ベクトルV0 、V7 とを示す。インバータ2の
スイッチ素子Q1 、Q2 、Q3 のとりうるスイッチング
状態は、(000)、(001)、(010)、(01
1)、(100)、(101)、(110)、(11
1)の8つであるので、これをV0 、V1 、V2 、V
3、V4 、V5 、V6 、V7 で表わすことにする。本実
施例の装置では、電圧ベクトルV0 〜V7 がROM5に
書き込まれ、これが制御データ(A、B、C)として出
力される。8つのベクトルV0 〜V7 を組み合せると、
正弦波出力電圧及び回転磁界ベクトルを得ることができ
る。
FIG. 6 shows six voltage vectors V1 to V6,
Two zero vectors V0 and V7 are shown. The switching states of the switching elements Q1, Q2, Q3 of the inverter 2 are (000), (001), (010), (01
1), (100), (101), (110), (11
Since there are eight of 1), this is V0, V1, V2, V
3, V4, V5, V6 and V7. In the apparatus of this embodiment, the voltage vectors V0 to V7 are written in the ROM 5 and output as control data (A, B, C). Combining the eight vectors V0 to V7,
A sinusoidal output voltage and a rotating magnetic field vector can be obtained.

【0042】[0042]

【ベクトル選択】図7は回転磁界ベクトルφ1 を得るた
めの電圧ベクトルの選択を示すものである。回転磁界ベ
クトルφ1 の先端(終点)の軌跡を円に近づけるために
は、330度〜30度区間で第6及び第2のベクトルV
6 、V2 、30度〜90度区間で第2及び第3のベクト
ルV2 、V3 、90度〜150度区間で第3及び第1の
ベクトルV3 、V1 、150度〜210度区間で第1及
び第5のベクトルV1 、V5 、210度〜270度区間
で第5及び第4のベクトルV5 、V4 、270度〜33
0度区間で第4及び第6のベクトルV4 、V6 を選択す
る。原理的に示す図7の330度〜30度区間では有意
ベクトルとしてV6 とV2 とが選択され、ベクトル回転
を止める時に零ベクトルV7 が選択されている。また、
法線ベクトルとは磁束の円軌跡の中心から半径方向に向
かうベクトルのことであり、図7の330度〜30度区
間ではV4 、30度〜90度区間ではV6 が選択され
る。モータ1を正転させる時には図7でUPで示す方向
に回転磁界ベクトルφ1 が回転され、逆転又は制動する
時には、DOWNで示す方向に回転される。
[Vector Selection] FIG. 7 shows the selection of the voltage vector for obtaining the rotating magnetic field vector φ 1 . In order to bring the locus of the tip (end point) of the rotating magnetic field vector φ 1 close to a circle, the sixth and second vectors V in the 330 ° to 30 ° section.
6, V2, second and third vectors V2, V3 in the 30-90 degree section, third and first vectors V3, V1, 90-150 degree section, the first and 150-210 degree sections, and Fifth and fourth vectors V5, V4, 270-33 in the fifth vector V1, V5, 210-270 degree section.
The fourth and sixth vectors V4 and V6 are selected in the 0 degree section. In principle, V6 and V2 are selected as the significant vectors in the 330 to 30 degree section of FIG. 7, and the zero vector V7 is selected when the vector rotation is stopped. Also,
The normal vector is a vector extending in the radial direction from the center of the circular locus of the magnetic flux, and V4 is selected in the section of 330 to 30 degrees and V6 is selected in the section of 30 to 90 degrees in FIG. When the motor 1 is normally rotated, the rotating magnetic field vector .phi.1 is rotated in the direction indicated by UP in FIG. 7, and when the motor 1 is rotated in the reverse direction or is braked, it is rotated in the direction indicated by DOWN.

【0043】[0043]

【動作】次に、図8及び図9を参照して図1の回路の制
動動作を説明する。ライン9aに得られる推定速度信号
とライン11の基準信号(目標信号)との比較に基づい
て差信号VD が得られると、この信号の正負が第1の比
較器14で判定され、今、正信号であるとすれば、図8
の(C)のt4 以前に示す如く比較出力が低レベル
“0”となり、これがカウンタ6に入力する。このた
め、カウンタ6はこの期間にはアップ動作する。第2の
比較器16においては、差信号VD の絶対値と三角波電
圧VC とが図8の(A)に示す如く比較され、図8の
(B)の出力が発生する。即ち、三角波電圧VC が差信
号VD の絶対値よりも高い時(t1 〜t2 )に高レベル
出力“1”を発生し、逆の時(t2 〜t3 )には低レベ
ル出力“0”を発生する。t1 〜t2 のように第2の比
較器16の出力ビットA10が高レベル“1”であり、第
1の比較器14の出力ビットA11が低レベル“0”であ
り、更に、図8の(D)に示すように図3のヒステリシ
ス比較器40、41の出力が低レベル(L)であるt10
以前の時には、ROM5においては[A12 A11 A1
0]=[001]に応答して正転用ゼロベクトルメモリ
M2 が選択され、t2 〜t3 のように[A12 A11 A
10]=[000]の時には正転PWMパターンM1が選
択される。また、第2の比較器16の出力が高レベル
(H)の期間(t1 〜t2 )では、NOT回路20の出
力が低レベルになり、ANDゲート18を発振器17の
クロックパルスが通過することが阻止され、カウンタ6
がインクリメントされないため、同一アドレスを指定し
続ける。一方、第2の比較器16の出力が低レベルの期
間(t2 〜t3 )ではNOT回路20の出力が高レベル
になるため、発振器17の出力クロックパルスはAND
ゲート18を通過してカウンタ6の入力パルスとなる。
これにより、カウンタ6の10ビットA0 〜A9 の値が
アップ動作で増大し、メモリM1 のアドレスが順次に指
定される。しかし、t3 時点で第2の比較器16の出力
が高レベルになると、カウンタ6のクロック入力が禁止
され、カウンタ6はこの時点のアドレス指定を保持す
る。例えば、図5に示す如くアドレス2でメモリM1 の
ベクトルV6 が読み出されている時に、メモリM2 が選
択されると、同一のアドレス2における正転用零ベクト
ルV7 (111)が選択される。零ベクトルV7 は第2
の比較器16の出力が高レベルの間発生し続け、比較出
力が低レベルに戻って再びカウンタ6のクロックパルス
が入力し、カウンタ6の出力が1段インクリメントされ
ると、正転PWMパターンメモリM1 のアドレス3の電
圧ベクトルV2 (010)が選択される。零ベクトルは
V0 (000)とV7 (111)との2種類から成る
が、スイッチ素子Q1 〜Q6の切換えが少なくてすむ方
のベクトルが選択される。カウンタ6が10進数の0〜
1023に対応する2進数を発生し終ると、正転PWM
パターンの0〜360度の全電圧ベクトルデータが読み
出され、インバータ2から三相の近似正弦波電圧が発生
し、且つモータ1に円軌跡に近い回転磁界ベクトルが生
じる。
[Operation] Next, the braking operation of the circuit of FIG. 1 will be described with reference to FIGS. When the difference signal VD is obtained on the basis of the comparison between the estimated speed signal obtained on the line 9a and the reference signal (target signal) on the line 11, the positive / negative of this signal is judged by the first comparator 14, and now the positive signal If it is a signal, FIG.
The comparison output becomes a low level "0" as shown before t4 in (C), and this is input to the counter 6. Therefore, the counter 6 operates up during this period. In the second comparator 16, the absolute value of the difference signal V D and the triangular wave voltage VC are compared as shown in FIG. 8 (A), and the output of FIG. 8 (B) is generated. In other words, generates a high level output "1" when the triangular wave voltage VC is higher than the absolute value of the difference signal V D (t1 ~t2), a low-level output "0" when the opposite (t2 -t3) Occur. As in t1 to t2, the output bit A10 of the second comparator 16 is at high level "1", the output bit A11 of the first comparator 14 is at low level "0", and further, in FIG. As shown in D), t10 when the outputs of the hysteresis comparators 40 and 41 in FIG. 3 are low level (L).
In the previous time, the ROM 5 [A12 A11 A1
0] = [001], the forward zero vector memory M2 is selected, and [A12 A11 A
When 10] = [000], the normal PWM pattern M1 is selected. Further, during a period (t1 to t2) in which the output of the second comparator 16 is at a high level (H), the output of the NOT circuit 20 becomes a low level, and the clock pulse of the oscillator 17 may pass through the AND gate 18. Blocked, counter 6
Is not incremented, so keep specifying the same address. On the other hand, during the period when the output of the second comparator 16 is low level (t2 to t3), the output of the NOT circuit 20 becomes high level, so the output clock pulse of the oscillator 17 is ANDed.
It passes through the gate 18 and becomes an input pulse of the counter 6.
As a result, the values of 10 bits A0 to A9 of the counter 6 are increased by the up operation, and the addresses of the memory M1 are sequentially designated. However, if the output of the second comparator 16 goes high at time t3, the clock input of the counter 6 is prohibited and the counter 6 retains the addressing at this time. For example, when the memory M2 is selected while the vector V6 of the memory M1 is being read at the address 2 as shown in FIG. 5, the forward zero vector V7 (111) at the same address 2 is selected. The zero vector V7 is the second
The output of the comparator 16 continues to be generated during the high level, the comparison output returns to the low level, the clock pulse of the counter 6 is input again, and when the output of the counter 6 is incremented by one stage, the normal rotation PWM pattern memory The voltage vector V2 (010) of address 3 of M1 is selected. The zero vector consists of two types, V0 (000) and V7 (111), and the vector that requires less switching of the switch elements Q1 to Q6 is selected. Counter 6 is a decimal number 0
When the binary number corresponding to 1023 has been generated, the normal rotation PWM
All the voltage vector data of 0 to 360 degrees of the pattern is read out, the three-phase approximate sine wave voltage is generated from the inverter 2, and the rotating magnetic field vector close to the circular locus is generated in the motor 1.

【0044】このような制御において、目標回転速度と
推定速度との差が小さくなると、第2の比較器16の出
力が高レベルになる期間が相対的に長くなり、零ベクト
ルが選択される期間が長くなる。
In such control, when the difference between the target rotation speed and the estimated speed becomes small, the period in which the output of the second comparator 16 becomes high level becomes relatively long and the zero vector is selected. Becomes longer.

【0045】また、t20〜t4 のようにライン11の基
準信号のレベルを下げて低速回転指令状態にすれば、差
信号VD の絶対値のレベルも低下し、インバータ2の出
力周波数fが低下すると共に出力電圧Vも低下し、モー
タ1が低速駆動状態になる。
If the level of the reference signal on the line 11 is lowered to the low speed rotation command state from t20 to t4, the level of the absolute value of the difference signal V D is also lowered and the output frequency f of the inverter 2 is lowered. At the same time, the output voltage V also drops, and the motor 1 is driven at a low speed.

【0046】図8のt4 において逆転指令に切り換り、
差信号VD が負になると、第1の比較器14の出力が高
レベルになり、逆転制御になる。なお、上記PWM制御
において、電圧ベクトルの切り換えが行われる時には、
一対のスイッチ素子Q1 、Q4 、又はQ2 、Q5 、又は
Q3 、Q6 間がストレージ等で短絡され、これらが破壊
するおそれがあるので、これを防止するために、ベクト
ル相互間に無制御期間を設けることが望ましい。
At t4 in FIG. 8, switching to the reverse rotation command,
When the difference signal V D becomes negative, the output of the first comparator 14 becomes high level and reverse control is performed. In the PWM control, when the voltage vector is switched,
Since a pair of switch elements Q1, Q4, or Q2, Q5, or Q3, Q6 may be short-circuited by storage etc. and they may be destroyed, an uncontrolled period is provided between the vectors to prevent this. Is desirable.

【0047】図8のt10〜t20は図3のヒステリシス比
較器40、41の出力が高レベルになる期間である。つ
まり、t10において図3のライン11の速度基準信号が
急激に増加した場合、差信号VD は図8の(A)のよう
に急激に増加し、従って正転ベクトルを出力する期間が
急激に増加しモータの回転速度を急激に増加しようと動
作する。その結果、所望の加速度を得るためにモータの
一次電流は急激に増加する。しかし、モータの一次巻線
抵抗による電圧降下も増加しモータの一次鎖交磁束|φ
1 |は逆に図8の(G)のt10以後のように低下する。
|φ1a|−Δ|φ1 |以下に低下するとヒステリシス比
較器が動作し、高レベルを出力する。この時は、ROM
5においては端子42が高レベルとなるため法線ベクト
ルを含むブロックM5 〜M8 が選択される。従って、t
10〜t20の期間で且つ第2の比較器が高レベルの期間t
11〜t12では正転用ゼロベクトルメモリM2 の代りに正
転用法線ベクトルメモリM6 が選択される。図9は30
度〜90度区間におけるこの様子を示したものである。
また、同様に第2の比較器が低レベルの期間t12〜t13
はM5 が選択される。このようにゼロベクトルの代りに
法線ベクトルを出力することによりモータの一次鎖交磁
束の大きさが増加されモータの一次鎖交磁束|φ1 |を
|φ1a|−Δ|φ1 |以上にすることが可能になる。こ
の結果モータは所望の加速度が得られ応答良く速度基準
信号の増加に追従し、所望の回転速度に達することが可
能になる。次に、例えばライン11の速度基準信号のレ
ベルが低下し、一次電流が減少すると一次巻線抵抗によ
る電圧降下も減少し一次鎖交磁束は結果として増加す
る。t20において一次鎖交磁束が|φ1a|+Δ|φ1
を越えるとヒステリシス比較器の出力は低レベルにな
り、従ってROM5においては端子42が低レベルにな
るためゼロベクトルを含むブロックM1 からM4 が選択
され一次鎖交磁束は減少し|φ1a|+Δ|φ1 |以下に
なる。以上により、モータの一次鎖交磁束|φ1 |は|
φ1a|±Δ|φ1 |の範囲内に制御されることになる。
回転方向が逆転するとt4 以後も同様な動作が行われ
る。
The period from t10 to t20 in FIG. 8 is a period in which the outputs of the hysteresis comparators 40 and 41 in FIG. 3 are at a high level. That is, when the speed reference signal on the line 11 in FIG. 3 sharply increases at t10, the difference signal V D sharply increases as shown in FIG. 8A, and thus the period for outputting the normal rotation vector sharply increases. It operates to increase the rotation speed of the motor rapidly. As a result, the primary current of the motor rapidly increases to obtain the desired acceleration. However, the voltage drop due to the primary winding resistance of the motor also increases, and the primary flux linkage of the motor | φ
On the contrary, 1 | decreases as after t10 in FIG.
| Φ 1a | -Δ | φ 1 | When the voltage drops to or below, the hysteresis comparator operates and outputs a high level. At this time, ROM
5, the terminal 42 becomes high level, so that the blocks M5 to M8 containing the normal vector are selected. Therefore, t
In the period from 10 to t20 and the second comparator is in the high level period t
In 11 to t12, the normal vector for normal rotation M6 is selected in place of the zero vector memory for normal rotation M2. FIG. 9 shows 30
This state is shown in the interval of 90 degrees to 90 degrees.
Similarly, the second comparator is in the low level period t12 to t13.
Is selected as M5. Thus the primary interlinkage magnetic flux of the motor by outputting a normal vector in place of the zero vector of size is increased motor primary interlinkage magnetic flux | phi 1 | a | φ 1a | -Δ | φ 1 | more It becomes possible to As a result, the motor can obtain a desired acceleration, follow the increase of the speed reference signal with good response, and reach a desired rotation speed. Then, for example, when the level of the speed reference signal on line 11 decreases and the primary current decreases, the voltage drop due to the primary winding resistance also decreases and the primary interlinkage flux consequently increases. At t20, the primary flux linkage is | φ 1a | + Δ | φ 1 |
The output of the hysteresis comparator goes to a low level, and therefore the terminal 42 goes to a low level in the ROM 5, so that the blocks M1 to M4 containing the zero vector are selected and the primary interlinkage magnetic flux is reduced to | φ 1a | + Δ | φ 1 | From the above, the primary flux linkage of the motor | φ 1 |
It will be controlled within the range of φ 1a | ± Δ | φ 1 |.
When the rotation direction is reversed, the same operation is performed after t4.

【0048】[0048]

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 (1) 比例積分補償回路12を比例回路又は積分回路
としてもよい。 (2) 第1のベクトルデータとして電圧ベクトルデー
タのみを使用しないで、電圧ベクトルデータと零ベクト
ルデータとの組み合せを使用して波形を改善してもよ
い。即ちメモリM1 、M3 の電圧ベクトルの配列の中に
零ベクトルを配置してもよい。 (3) DSPを使用しないで、図1〜図4の各回路を
個別回路にすること又はアナログ回路にすることができ
る。
MODIFICATION The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the following modifications are possible. (1) The proportional-plus-integral compensation circuit 12 may be a proportional circuit or an integrating circuit. (2) Instead of using only the voltage vector data as the first vector data, the waveform may be improved by using a combination of the voltage vector data and the zero vector data. That is, the zero vector may be arranged in the array of voltage vectors of the memories M1 and M3. (3) Each circuit of FIGS. 1 to 4 can be an individual circuit or an analog circuit without using a DSP.

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

【図1】実施例のモータ速度制御回路を示すブロック図
である。
FIG. 1 is a block diagram showing a motor speed control circuit of an embodiment.

【図2】図1の回転角速度演算及び磁束制御回路を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a rotational angular velocity calculation and magnetic flux control circuit of FIG.

【図3】図2の一次磁束演算回路及び二次磁束演算回路
を詳しく示すブロック図である。
3 is a block diagram showing in detail the primary magnetic flux calculating circuit and the secondary magnetic flux calculating circuit of FIG.

【図4】図2のωm 演算回路を詳しく示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing in detail the ω m arithmetic circuit of FIG.

【図5】図1のROMの内容の一部を原理的に示す図で
ある。
5 is a diagram showing in principle a part of the contents of the ROM of FIG.

【図6】電圧ベクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing voltage vectors.

【図7】回転磁界ベクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a rotating magnetic field vector.

【図8】図1の各部の状態を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a state of each part of FIG.

【図9】磁束変化とベクトルとの関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a magnetic flux change and a vector.

【図10】式(1)の演算値及びその分子及び分母の値
を示す波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram showing the calculated value of expression (1) and the values of its numerator and denominator.

【図11】図1の装置の実速度と演算速度と負荷トルク
と二次抵抗を示す波形図である。
11 is a waveform diagram showing the actual speed, the calculated speed, the load torque, and the secondary resistance of the device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 モータ 2 インバータ 5 ROM 50 イン回転角速度演算・磁束制御回路 1 Motor 2 Inverter 5 ROM 50 In rotational angular velocity calculation / flux control circuit

【数6】 [Equation 6]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 三相PWMインバータで駆動される三相
交流モ−タの回転速度を検出する装置であって、 前記三相PWMインバータの三相出力電圧瞬時値
(v1a、v1b、v1c)を検出する電圧検出手段と、 前記三相PWMインバータの三相出力電流瞬時値
(i1a、i1b、i1c)を検出する電流検出手段と、 前記三相出力電圧瞬時値(v1a、v1b、v1c)を二相電
圧瞬時値(v1d、v1q)に変換し、 前記三相出力電流瞬時値(i1a、i1b、i1c)を二相電
流瞬時値(i1d、i1q)に変換し、 前記二相出力電圧瞬時値(v1d、v1q)と前記二相出力
電流瞬時値(i1d、i1q)とに基づいて前記交流モ−タ
の一次磁束(φ1d、φ1q)及び二次磁束(φ2d、φ2q
を求め、 前記二相出力電流瞬時値(i1d、i1q)と前記一時磁束
(φ1d、φ1q)と前記二次磁束(φ2d、φ2q)と前記交
流モ−タの一次、二次及び相互インダクタンス(L11
22、M)に基づいて前記誘導電動機の回転速度に対応
する値を求める回転速度演算手段とから成ることを特徴
とする交流モ−タの回転速度検出装置。
1. A device for detecting the rotational speed of a three-phase AC motor driven by a three-phase PWM inverter, wherein the three-phase output voltage instantaneous values ( v1a , v1b , v) of the three-phase PWM inverter are detected. voltage detecting means for detecting 1c), the three-phase three-phase output current instantaneous value of the PWM inverter (i 1a, i 1b, a current detecting means for detecting the i 1c), the three-phase output voltage instantaneous value (v 1a , V 1b , v 1c ) are converted into two-phase voltage instantaneous values (v 1d , v 1q ) and the three-phase output current instantaneous values (i 1a , i 1b , i 1c ) are converted into two-phase current instantaneous values (i 1d , I 1q ), and based on the two-phase output voltage instantaneous values (v 1d , v 1q ) and the two-phase output current instantaneous values (i 1d , i 1q ), the primary flux of the AC motor ( φ 1d , φ 1q ) and secondary magnetic flux (φ 2d , φ 2q )
Then, the instantaneous values of the two-phase output current (i 1d , i 1q ), the temporary magnetic flux (φ 1d , φ 1q ), the secondary magnetic flux (φ 2d , φ 2q ), and the primary and secondary AC motors are obtained. Next and mutual inductance (L 11 ,
L 22, M), characterized in that it consists of a rotational speed calculating means for calculating a value corresponding to the rotational speed of the induction motor based on an AC motor - motor rotational speed detecting device.
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