JPH0813200B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御装置Info
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- JPH0813200B2 JPH0813200B2 JP3311316A JP31131691A JPH0813200B2 JP H0813200 B2 JPH0813200 B2 JP H0813200B2 JP 3311316 A JP3311316 A JP 3311316A JP 31131691 A JP31131691 A JP 31131691A JP H0813200 B2 JPH0813200 B2 JP H0813200B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ベクトル制御型インバ
ータを用いた誘導電動機の駆動制御装置に係り、特に誘
導電動機の実トルクを検出して誘導電動機の最適運転が
可能な誘導電動機の制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】インバータを用いた誘導電動機の制御装
置によれば、誘導電動機（以下、ＩＭという）の可変速
制御を効率良く、しかも精度良く行なうことが可能なた
め、電力用半導体装置の進歩に伴なって広く採用される
ようになり、特にベクトル制御方式を適用すれば、さら
に優れた制御特性が得られるため、この方式によるＩＭ
の制御装置が注目を集めるようになってきた。 【０００３】そこで、図１１にベクトル制御方式による
ＩＭの制御装置の従来例を示す。 【０００４】図において、１は誤差検出器、２は増幅
器、３は励磁電流指令回路、４は電圧制御発振器５は加
算器、６はベクトル演算回路、７は誤差検出器、８はＰ
ＷＭ波形発生回路、９は電流検出器、１０は制御対象と
なるＩＭ、１１は速度検出器である。 【０００５】誤差検出器１は図示していない回転速度設
定装置から与えられる回転速度指令信号ｆr と、速度検
出器１１から与えられる実回転速度信号ｆrFとを入力と
し、これらの信号ｆr とｆrFとの偏差を表わす誤差信号
ｆe を増幅器２の出力に発生させる働きをする。励磁電
流指令回路３は図示したような特性の一種の関数発生器
で、実回転速度信号ｆrFに応じて所定の値の励磁電流制
御信号ＩM を発生する働きをする。電圧制御発振器４は
誤差信号ｆe に応じた周波数のすべり周波数ｆs を発生
する働きをする。加算器５は実回転速度信号ｆrFとすべ
り周波数ｆs との加算により同期周波数信号ｆ1 を作り
出す働きをする。 【０００６】ベクトル演算回路６はトルク電流制御信号
ＩT と同期周波数信号ｆ1 、それに励磁電流制御信号Ｉ
M の３種の制御信号入力を有し、これらの信号のベクト
ル演算によりＩＭ１０に供給すべき各相ごとの一次電流
指令ｉu 、ｉv 、ｉw を発生する働きをする。ＰＷＭ波
形発生回路８は図では１相分した示されていないが、各
相ごとに設けられ、一次電流指令ｉu 、ｉv 、ｉwに応
じた一次電流をＩＭ１０に供給する働きをする。このと
き、電流検出器９によって検出した電流検出値ｉuFを誤
差検出器７によりフイードバックすることにより一次電
流制御が正しく行なわれるようになっている。速度検出
器１１はＩＭ１０の実回転速度を検出し、実回転速度信
号ｆrFを発生する働きをする。 【０００７】従って、この図１１に示した制御装置によ
れば、回転速度指令信号ｆr とＩＭ１０の実回転速度と
の誤差に応じてトルク電流制御信号ＩT と同期周波数ｆ
1 が制御され、さらにこのとき、実回転速度に応じて励
磁電流制御信号ＩM が制御されるようになり、ＩＭ１０
の速度制御を高精度で行なうことができる。 【０００８】ところで、このような制御装置は、各種の
工作機械駆動用のＩＭに適用される場合が多く、この場
合には負荷が要求している実トルクを知るのが好まし
い。そこで、この場合、従来はＩＭのトルク電流を表示
して実トルクを知るようにしていた。 【０００９】しかしながら、ベクトル制御方式のインバ
ータにおけるトルク電流は必ずしも負荷のトルクに対応
せず、負荷トルクが一定であっても励磁電流が変化すれ
ばトルク電流も変化してしまう。従って、上記した従来
の制御装置では、負荷トルク、つまりＩＭが発生するト
ルクを正確に知ることが困難であった。 【００１０】そこで、このような制御装置で、負荷トル
クを正確に求めることができるようにした装置として
は、図６〜図１０に示す装置が考えられ、従って、以
下、この装置について説明する。まず、図６の装置にお
いては、図１１の従来例と同一もしくは同等の部分には
同じ符号を付してあり、かつ、ベクトル演算回路６以降
の誤差検出器７、ＰＷＭ波形発生回路８、電流検出器
９、ＩＭ１０、速度検出器１１は図１１の従来例と同じ
なので省略してある。 【００１１】この図６において、１２は掛算器であり、
増幅器２からの誤差信号ｆe と励磁電流指令回路３から
の励磁電流制御信号ＩM とを入力とし、これらの乗算結
果を出力する。従って、この図６の装置によれば、ＩＭ
１０の回転速度が制御され、励磁電流制御信号ＩM が変
化しても、掛算器１２の出力にはＩＭ１０が発生してい
るトルクを表わす信号Ｔが常に正確に得られることにな
り、これを適当なメーターなどにより表示させれば工作
機械などにおいて動作中にＩＭ１０の実トルクをリアル
タイムで知ることができる。 【００１２】ここで、掛算器１２の出力に得られる信号
ＴがＩＭ１０のトルクを表わすものとなる理由を次に説
明する。このようなベクトル演算回路６を有するＩＭの
制御装置においては、ＩＭ１０のトルクτは次式で与え
られ τ＝ｋ・ＩM ・ＩT ……（１） ｋ：定数 従って、掛算器１２の出力信号Ｔは Ｔ＝１／ｋ・τ ……（２） となり、信号ＴはＩＭ１０のトルクτを表わす信号とな
るのである。 【００１３】次に図７の装置では、第１の割算器１３と
第２の割算器１４とを用い、増幅器２の出力に得られて
いる誤差信号ｆe を割算器１３により励磁電流制御信号
ＩMで除算し、その除算結果をトルク電流制御信号ＩT
としてベクトル演算回路６に入力するようにしたもので
あり、これにより信号ＩT は ＩT＝ｆe／ＩM ∴ｆe ＝ＩM・ＩT＝１／ｋ・τ となるので、（２）式から誤差信号ｆe がトルクを表わ
す信号Ｔとして得られることになる。 【００１４】そして、このとき、すべり周波数ｆs はト
ルク電流制御信号ＩT と励磁電流制御信号ＩM に対して ｆs ∝ＩT／ＩM ……（３） の関係があるため、第２の割算器１４を用い、信号ＩT
を信号ＩM で除算しているのである。 【００１５】また、図８の装置では、第１の掛算器１５
と第２の掛算器１６を用い、これにより増幅器２から出
力される誤差信号ｆe がすべり周波数ｆs となるように
したものである。そして、そのために第１の掛算器１５
を用い、信号ｆe から信号ＩT を得るようにし、さらに
第２の掛算器１６で信号ＩM とＩT の乗算によりトルク
を表わす信号Ｔを得るようにしている。 【００１６】さらに図９は、トルクの検出をＩＭ１０に
実際に供給される一次電流から行なうようにした装置
で、１７はベクトル演算器、１８は掛算器であり、ベク
トル演算器１７はＩＭ１０に供給されている各相電流ｉ
uF、ｉvF、ｉwFを電流検出器９（図ではｖ相とｗ相は省
略してある）から入力し、所定のベクトル演算を行なっ
てトルク電流検出信号ＩTFを取り出す働きをし、この信
号ＩTFと励磁電流指令回路３からの励磁電流制御信号Ｉ
M とを掛算器１８に入力してトルクを表わす信号Ｔを得
るようにしており、従って、この装置によれば、応答性
よくトルクを表わす信号Ｔを得ることができる。 【００１７】また、図１０は、トルク電流と励磁電流の
両方をＩＭ１０の一次電流から検出し、それに基づいて
トルクを表わす信号Ｔを得ると共に、トルク電流と励磁
電流をフイードバック制御するようにした装置で、１
９、２０は誤差検出器、２１、２２は増幅器である。 【００１８】ベクトル演算器１１は各相の電流ｉuF、ｉ
vF、ｉwFのベクトル演算によりＩＭ１０のトルク電流検
出信号ＩTFと励磁電流検出信号ＩMFとを検出する働きを
し、この検出した信号ＩTFとＩMFとを掛算器１８に入力
してトルクを表わす信号Ｔを得るようにしたものであ
り、さらに、これらの信号ＩTFとＩMFとを誤差検出器１
９、２０に供給し、増幅器２からの誤差信号ｆe による
トルク電流制御信号ＩTと励磁電流指令回路3からの励磁
電流制御信号ＩM に対するフイードバック制御を行なう
ようにしたものである。なお、増幅器２１、２２はこの
フイードバック制御のために設けられたもので、ベクト
ル演算回路６に対する信号はトルク電流制御電圧信号Ｖ
T と励磁電流制御電圧信号ＶM となっている。この図１
０の装置によれば、動作の応答性が優れ、かつ高精度で
トルク検出を行なうことができる。 【００１９】ところで、以上の図６〜図１０の装置で
は、励磁電流指令回路３に対する入力については特に説
明しなかったが、これは図１１の従来例と同じく速度検
出器１１からの実回転速度信号ｆrFによって動作するよ
うにしたもよく、或いは別の所定の制御信号によって動
作するようにしてもよい。 【００２０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
制御装置を備えたＩＭの負荷が要求するトルクは、一般
には必ずしも一定ではなく、回転速度などに応じて種々
変化する。しかして、ＩＭの励磁電流とトルク電流との
配分は負荷トルクによって変化するから、トルクの変動
に対応してトルク電流を変化させただけではＩＭの運転
条件、例えば効率などを一定に保つことはできない。 【００２１】一方、上記した従来の制御装置では、ＩＭ
の励磁電流を回転速度又は同期周波数によって制御して
いるだけであり、ＩＭのトルクに応じた制御は何も行な
われていない。従って、上記した従来の制御装置では、
負荷トルクの変化に対応して常に最適な運転を保つのが
困難であるという欠点があった。 【００２２】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を除き、ＩＭのトルク変化にもかかわらず、常に所定の
運転条件を保ち得るようにしたＩＭの制御装置を提供す
るにある。 【００２３】上記目的は、誘導電動機のトルク電流制御
信号と励磁電流制御信号及び周波数制御信号とを入力と
するベクトル演算回路と、該ベクトル演算回路の出力で
制御される誘導電動機駆動用のインバータと、上記誘導
電動機に対する回転速度指令信号と上記誘導電動機の実
回転速度とを入力とし、これら信号の偏差を表わす誤差
信号を出力する検出回路とを備え、上記ベクトル演算回
路の入力のうちの少なくともトルク電流制御信号と周波
数制御信号とを上記誤差信号に応じて制御し、上記誘導
電動機に供給すべき一次電流をトルク電流と励磁電流と
に分離して制御するようにした誘導電動機の制御装置に
おいて、 上記誤差信号と上記励磁電流制御信号とを入力
とする掛算器及び割算器と、該割算器の出力信号を入力
とする電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力信号
と上記実回転速度信号とを入力とする加算器とを備え、
上記誤差信号を上記トルク電流制御信号として、上記加
算器の出力信号を上記周波数制御信号として、それぞれ
上記ベクトル演算回路に供給することにより、上記掛算
器の出力に上記トルクを表わす信号が発生されるように
したトルク演算手段と、 このトルク演算手段により演算
されたトルクを表わす信号の平方根に比例して上記ベク
トル演算回路に入力すべき励磁電流制御信号を発生する
関数発生手段とを設け、 この関数発生手段の出力により
上記誘導電動機の励磁電流を制御することにより、該誘
導電動機の運転状態が常に最大運転効率状態に保たれる
ようにして達成される。 【００２４】 【作用】トルク演算手段は誘導電動機のトルクを正確に
検出し、関数発生手段は、こうして検出されたトルクか
ら誘導電動機に必要な励磁電流を算定するように働く。
従って、負荷トルクの変化に対応した励磁電流が自動的
に供給され、常に最適な運転状態を保つことができる。 【００２５】 【発明の実施例】以下、本発明によるＩＭの制御装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本
発明の一実施例で、図６の装置と同じく、増幅器２の出
力に得られる誤差信号ｆe をトルク電流制御信号ＩT と
し、掛算器１２によってトルクを表わす信号Ｔを得るよ
うにした実施例で、２３は関数発生器、２４は補正回
路、２５は割算器であり、その他は図６の装置と同じで
ある。関数発生器２３はＩＭ１０の励磁電流をトルクに
対応してどのように定めるかを決定する働きをし、トル
クを表わす信号Ｔを入力として、それと所定の関数関係
にある励磁電流制御信号ＩM を発生するように動作する
もので、図１１の従来例及び図６〜図１０の装置におけ
る励磁電流指令回路３と同様なものである。 【００２６】補正回路２４は、ＩＭ１０の二次回路に鎖
交する磁束が励磁電流の一次遅れの応答となるため、こ
れを補正する目的で設けたもので、この補正回路２４の
出力が励磁電流制御信号ＩM となる。割算器２５は、増
幅器２の出力をトルク電流制御信号ＩT としてベクトル
演算回路６に入力しているため、（３）式によって信号
ＩT からすべり周波数ｆsに対応した信号を得るために
設けたものである。 【００２７】次に、この実施例の動作について説明す
る。いま、ＩＭ１０が或るトルクで安定に運転中、トル
クがそれより急増したとする。そうすると、これにより
ＩＭ１０の回転速度が低下するため、回転速度指令信号
ｆr と実回転速度信号ｆrFの誤差が増大し、これに応じ
てベクトル演算回路６に入力されるトルク電流制御信号
ＩT と同期周波数信号ｆ1 が急増したトルクに対応して
変化し、この増加したトルクのもとで安定な運転に入る
ように動作する。そして、このとき、ベクトル演算回路
６に入力される励磁電流制御信号ＩMは掛算器１２の出
力に得られているトルクを表わす信号Ｔに基づいて発生
されるようになっているから、結局、この実施例によれ
ば、ＩＭ１０のトルクに応じて励磁電流も制御されるこ
とになり、ＩＭ１０の運転条件をトルクに応じて任意に
制御することができる。 【００２８】しかして、このときのトルクに対する運転
条件の設定は関数発生器２３によって任意に行なうこと
ができるが、これはベクトル制御システムの最適化を実
現するように選択すればよい。そして、そのための最適
化の指標としては、ＩＭの効率、運転音、インバータの
半導体素子に流れる電流の大きさなどが考えられる。 【００２９】そこで、いま、最適化の指標を、例えばＩ
Ｍの効率に求めたとすれば、ＩＭのトルクＴに対して最
大運転効率が得られる励磁電流ＩM の関係は次式のよう
になる。 ＩM ＝Ｋ・(Ｔの平方根) Ｋ：定数 つまり、ＩＭの効率を最良に保つためには、トルクの平
方根に比例して励磁電流制御信号を変えてやればよく、
このように関数発生器２３の特性を定めてやればよい。 【００３０】従って、この実施例によれば、トルクの減
少に伴ない励磁電流も減少し、これによりＩＭの最大効
率運転が行なわれると共に、ＩＭの空隙磁束が低下して
電磁音の発生も少なくなり、低騒化が図れることにな
る。なお、この場合、ＩＭに流入する電流の変化が大き
くなるとインバータの半導体素子、例えばトランジスタ
の電流制限を超えてしまう虞れを生じ、上記した最適運
転の実現が不可能になるが、この実施例によればＩＭ１
０に流入する電流は変化しないため、常に最適運転が可
能である。 【００３１】また、最適化の指標をＩＭの運転騒音の減
少やインバータのトランジスタ電流の最小化などに求め
た場合にも同様で、それらに応じて最適な結果が得られ
るよう、トルクに対する励磁電流のパターンを適宜、関
数発生器２３にセットしてやればよい。 【００３２】次に、図２は、増幅器２の出力信号がトル
クを表わす信号Ｔとなるようにし、この信号Ｔにより励
磁電流制御信号ＩM が制御されるようにした本発明の一
実施例で、そのために図７の装置と同じく第１と第２の
割算器１３、１４を設け、増幅器２の出力をそのまま関
数発生器２３の入力に供給し、これにより励磁電流制御
信号ＩM が得られるようにしたものであり、動作や作用
効果などは図７の装置及び図１の実施例から自明なので
省略する。 【００３３】そして、以下、図３の実施例は図８の装置
と同じ方法でトルクを表わす信号Ｔを得、これにより励
磁電流制御信号ＩM を制御するようにしたものであり、
同様に図４は図９の装置に対応した実施例、図５は図１
０の装置に対応した実施例であり、それぞれの動作や作
用効果についても説明を要しないところなので省略す
る。 【００３４】なお、これら図１〜図５の実施例において
も、それぞれＩＭ１０のトルクを表わす信号Ｔが得られ
るようになっているから、図６〜図１０の装置と同様に
トルクを表示させるように構成してもよいことはいうま
でもないところである。 【００３５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベクトル制御方式のインバータを用いた誘導電動機の制
御装置において、運転中の電動機のトルクを常に正確に
検出することができるから、従来技術の欠点を除き、ト
ルクの変化にもかかわらず所定の運転条件を保って誘導
電動機の高効率運転や低騒音運転などを可能にすること
ができる誘導電動機の制御装置を容易に提供することが
できる。
ータを用いた誘導電動機の駆動制御装置に係り、特に誘
導電動機の実トルクを検出して誘導電動機の最適運転が
可能な誘導電動機の制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】インバータを用いた誘導電動機の制御装
置によれば、誘導電動機（以下、ＩＭという）の可変速
制御を効率良く、しかも精度良く行なうことが可能なた
め、電力用半導体装置の進歩に伴なって広く採用される
ようになり、特にベクトル制御方式を適用すれば、さら
に優れた制御特性が得られるため、この方式によるＩＭ
の制御装置が注目を集めるようになってきた。 【０００３】そこで、図１１にベクトル制御方式による
ＩＭの制御装置の従来例を示す。 【０００４】図において、１は誤差検出器、２は増幅
器、３は励磁電流指令回路、４は電圧制御発振器５は加
算器、６はベクトル演算回路、７は誤差検出器、８はＰ
ＷＭ波形発生回路、９は電流検出器、１０は制御対象と
なるＩＭ、１１は速度検出器である。 【０００５】誤差検出器１は図示していない回転速度設
定装置から与えられる回転速度指令信号ｆr と、速度検
出器１１から与えられる実回転速度信号ｆrFとを入力と
し、これらの信号ｆr とｆrFとの偏差を表わす誤差信号
ｆe を増幅器２の出力に発生させる働きをする。励磁電
流指令回路３は図示したような特性の一種の関数発生器
で、実回転速度信号ｆrFに応じて所定の値の励磁電流制
御信号ＩM を発生する働きをする。電圧制御発振器４は
誤差信号ｆe に応じた周波数のすべり周波数ｆs を発生
する働きをする。加算器５は実回転速度信号ｆrFとすべ
り周波数ｆs との加算により同期周波数信号ｆ1 を作り
出す働きをする。 【０００６】ベクトル演算回路６はトルク電流制御信号
ＩT と同期周波数信号ｆ1 、それに励磁電流制御信号Ｉ
M の３種の制御信号入力を有し、これらの信号のベクト
ル演算によりＩＭ１０に供給すべき各相ごとの一次電流
指令ｉu 、ｉv 、ｉw を発生する働きをする。ＰＷＭ波
形発生回路８は図では１相分した示されていないが、各
相ごとに設けられ、一次電流指令ｉu 、ｉv 、ｉwに応
じた一次電流をＩＭ１０に供給する働きをする。このと
き、電流検出器９によって検出した電流検出値ｉuFを誤
差検出器７によりフイードバックすることにより一次電
流制御が正しく行なわれるようになっている。速度検出
器１１はＩＭ１０の実回転速度を検出し、実回転速度信
号ｆrFを発生する働きをする。 【０００７】従って、この図１１に示した制御装置によ
れば、回転速度指令信号ｆr とＩＭ１０の実回転速度と
の誤差に応じてトルク電流制御信号ＩT と同期周波数ｆ
1 が制御され、さらにこのとき、実回転速度に応じて励
磁電流制御信号ＩM が制御されるようになり、ＩＭ１０
の速度制御を高精度で行なうことができる。 【０００８】ところで、このような制御装置は、各種の
工作機械駆動用のＩＭに適用される場合が多く、この場
合には負荷が要求している実トルクを知るのが好まし
い。そこで、この場合、従来はＩＭのトルク電流を表示
して実トルクを知るようにしていた。 【０００９】しかしながら、ベクトル制御方式のインバ
ータにおけるトルク電流は必ずしも負荷のトルクに対応
せず、負荷トルクが一定であっても励磁電流が変化すれ
ばトルク電流も変化してしまう。従って、上記した従来
の制御装置では、負荷トルク、つまりＩＭが発生するト
ルクを正確に知ることが困難であった。 【００１０】そこで、このような制御装置で、負荷トル
クを正確に求めることができるようにした装置として
は、図６〜図１０に示す装置が考えられ、従って、以
下、この装置について説明する。まず、図６の装置にお
いては、図１１の従来例と同一もしくは同等の部分には
同じ符号を付してあり、かつ、ベクトル演算回路６以降
の誤差検出器７、ＰＷＭ波形発生回路８、電流検出器
９、ＩＭ１０、速度検出器１１は図１１の従来例と同じ
なので省略してある。 【００１１】この図６において、１２は掛算器であり、
増幅器２からの誤差信号ｆe と励磁電流指令回路３から
の励磁電流制御信号ＩM とを入力とし、これらの乗算結
果を出力する。従って、この図６の装置によれば、ＩＭ
１０の回転速度が制御され、励磁電流制御信号ＩM が変
化しても、掛算器１２の出力にはＩＭ１０が発生してい
るトルクを表わす信号Ｔが常に正確に得られることにな
り、これを適当なメーターなどにより表示させれば工作
機械などにおいて動作中にＩＭ１０の実トルクをリアル
タイムで知ることができる。 【００１２】ここで、掛算器１２の出力に得られる信号
ＴがＩＭ１０のトルクを表わすものとなる理由を次に説
明する。このようなベクトル演算回路６を有するＩＭの
制御装置においては、ＩＭ１０のトルクτは次式で与え
られ τ＝ｋ・ＩM ・ＩT ……（１） ｋ：定数 従って、掛算器１２の出力信号Ｔは Ｔ＝１／ｋ・τ ……（２） となり、信号ＴはＩＭ１０のトルクτを表わす信号とな
るのである。 【００１３】次に図７の装置では、第１の割算器１３と
第２の割算器１４とを用い、増幅器２の出力に得られて
いる誤差信号ｆe を割算器１３により励磁電流制御信号
ＩMで除算し、その除算結果をトルク電流制御信号ＩT
としてベクトル演算回路６に入力するようにしたもので
あり、これにより信号ＩT は ＩT＝ｆe／ＩM ∴ｆe ＝ＩM・ＩT＝１／ｋ・τ となるので、（２）式から誤差信号ｆe がトルクを表わ
す信号Ｔとして得られることになる。 【００１４】そして、このとき、すべり周波数ｆs はト
ルク電流制御信号ＩT と励磁電流制御信号ＩM に対して ｆs ∝ＩT／ＩM ……（３） の関係があるため、第２の割算器１４を用い、信号ＩT
を信号ＩM で除算しているのである。 【００１５】また、図８の装置では、第１の掛算器１５
と第２の掛算器１６を用い、これにより増幅器２から出
力される誤差信号ｆe がすべり周波数ｆs となるように
したものである。そして、そのために第１の掛算器１５
を用い、信号ｆe から信号ＩT を得るようにし、さらに
第２の掛算器１６で信号ＩM とＩT の乗算によりトルク
を表わす信号Ｔを得るようにしている。 【００１６】さらに図９は、トルクの検出をＩＭ１０に
実際に供給される一次電流から行なうようにした装置
で、１７はベクトル演算器、１８は掛算器であり、ベク
トル演算器１７はＩＭ１０に供給されている各相電流ｉ
uF、ｉvF、ｉwFを電流検出器９（図ではｖ相とｗ相は省
略してある）から入力し、所定のベクトル演算を行なっ
てトルク電流検出信号ＩTFを取り出す働きをし、この信
号ＩTFと励磁電流指令回路３からの励磁電流制御信号Ｉ
M とを掛算器１８に入力してトルクを表わす信号Ｔを得
るようにしており、従って、この装置によれば、応答性
よくトルクを表わす信号Ｔを得ることができる。 【００１７】また、図１０は、トルク電流と励磁電流の
両方をＩＭ１０の一次電流から検出し、それに基づいて
トルクを表わす信号Ｔを得ると共に、トルク電流と励磁
電流をフイードバック制御するようにした装置で、１
９、２０は誤差検出器、２１、２２は増幅器である。 【００１８】ベクトル演算器１１は各相の電流ｉuF、ｉ
vF、ｉwFのベクトル演算によりＩＭ１０のトルク電流検
出信号ＩTFと励磁電流検出信号ＩMFとを検出する働きを
し、この検出した信号ＩTFとＩMFとを掛算器１８に入力
してトルクを表わす信号Ｔを得るようにしたものであ
り、さらに、これらの信号ＩTFとＩMFとを誤差検出器１
９、２０に供給し、増幅器２からの誤差信号ｆe による
トルク電流制御信号ＩTと励磁電流指令回路3からの励磁
電流制御信号ＩM に対するフイードバック制御を行なう
ようにしたものである。なお、増幅器２１、２２はこの
フイードバック制御のために設けられたもので、ベクト
ル演算回路６に対する信号はトルク電流制御電圧信号Ｖ
T と励磁電流制御電圧信号ＶM となっている。この図１
０の装置によれば、動作の応答性が優れ、かつ高精度で
トルク検出を行なうことができる。 【００１９】ところで、以上の図６〜図１０の装置で
は、励磁電流指令回路３に対する入力については特に説
明しなかったが、これは図１１の従来例と同じく速度検
出器１１からの実回転速度信号ｆrFによって動作するよ
うにしたもよく、或いは別の所定の制御信号によって動
作するようにしてもよい。 【００２０】 【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
制御装置を備えたＩＭの負荷が要求するトルクは、一般
には必ずしも一定ではなく、回転速度などに応じて種々
変化する。しかして、ＩＭの励磁電流とトルク電流との
配分は負荷トルクによって変化するから、トルクの変動
に対応してトルク電流を変化させただけではＩＭの運転
条件、例えば効率などを一定に保つことはできない。 【００２１】一方、上記した従来の制御装置では、ＩＭ
の励磁電流を回転速度又は同期周波数によって制御して
いるだけであり、ＩＭのトルクに応じた制御は何も行な
われていない。従って、上記した従来の制御装置では、
負荷トルクの変化に対応して常に最適な運転を保つのが
困難であるという欠点があった。 【００２２】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を除き、ＩＭのトルク変化にもかかわらず、常に所定の
運転条件を保ち得るようにしたＩＭの制御装置を提供す
るにある。 【００２３】上記目的は、誘導電動機のトルク電流制御
信号と励磁電流制御信号及び周波数制御信号とを入力と
するベクトル演算回路と、該ベクトル演算回路の出力で
制御される誘導電動機駆動用のインバータと、上記誘導
電動機に対する回転速度指令信号と上記誘導電動機の実
回転速度とを入力とし、これら信号の偏差を表わす誤差
信号を出力する検出回路とを備え、上記ベクトル演算回
路の入力のうちの少なくともトルク電流制御信号と周波
数制御信号とを上記誤差信号に応じて制御し、上記誘導
電動機に供給すべき一次電流をトルク電流と励磁電流と
に分離して制御するようにした誘導電動機の制御装置に
おいて、 上記誤差信号と上記励磁電流制御信号とを入力
とする掛算器及び割算器と、該割算器の出力信号を入力
とする電圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力信号
と上記実回転速度信号とを入力とする加算器とを備え、
上記誤差信号を上記トルク電流制御信号として、上記加
算器の出力信号を上記周波数制御信号として、それぞれ
上記ベクトル演算回路に供給することにより、上記掛算
器の出力に上記トルクを表わす信号が発生されるように
したトルク演算手段と、 このトルク演算手段により演算
されたトルクを表わす信号の平方根に比例して上記ベク
トル演算回路に入力すべき励磁電流制御信号を発生する
関数発生手段とを設け、 この関数発生手段の出力により
上記誘導電動機の励磁電流を制御することにより、該誘
導電動機の運転状態が常に最大運転効率状態に保たれる
ようにして達成される。 【００２４】 【作用】トルク演算手段は誘導電動機のトルクを正確に
検出し、関数発生手段は、こうして検出されたトルクか
ら誘導電動機に必要な励磁電流を算定するように働く。
従って、負荷トルクの変化に対応した励磁電流が自動的
に供給され、常に最適な運転状態を保つことができる。 【００２５】 【発明の実施例】以下、本発明によるＩＭの制御装置に
ついて、図示の実施例により詳細に説明する。図１は本
発明の一実施例で、図６の装置と同じく、増幅器２の出
力に得られる誤差信号ｆe をトルク電流制御信号ＩT と
し、掛算器１２によってトルクを表わす信号Ｔを得るよ
うにした実施例で、２３は関数発生器、２４は補正回
路、２５は割算器であり、その他は図６の装置と同じで
ある。関数発生器２３はＩＭ１０の励磁電流をトルクに
対応してどのように定めるかを決定する働きをし、トル
クを表わす信号Ｔを入力として、それと所定の関数関係
にある励磁電流制御信号ＩM を発生するように動作する
もので、図１１の従来例及び図６〜図１０の装置におけ
る励磁電流指令回路３と同様なものである。 【００２６】補正回路２４は、ＩＭ１０の二次回路に鎖
交する磁束が励磁電流の一次遅れの応答となるため、こ
れを補正する目的で設けたもので、この補正回路２４の
出力が励磁電流制御信号ＩM となる。割算器２５は、増
幅器２の出力をトルク電流制御信号ＩT としてベクトル
演算回路６に入力しているため、（３）式によって信号
ＩT からすべり周波数ｆsに対応した信号を得るために
設けたものである。 【００２７】次に、この実施例の動作について説明す
る。いま、ＩＭ１０が或るトルクで安定に運転中、トル
クがそれより急増したとする。そうすると、これにより
ＩＭ１０の回転速度が低下するため、回転速度指令信号
ｆr と実回転速度信号ｆrFの誤差が増大し、これに応じ
てベクトル演算回路６に入力されるトルク電流制御信号
ＩT と同期周波数信号ｆ1 が急増したトルクに対応して
変化し、この増加したトルクのもとで安定な運転に入る
ように動作する。そして、このとき、ベクトル演算回路
６に入力される励磁電流制御信号ＩMは掛算器１２の出
力に得られているトルクを表わす信号Ｔに基づいて発生
されるようになっているから、結局、この実施例によれ
ば、ＩＭ１０のトルクに応じて励磁電流も制御されるこ
とになり、ＩＭ１０の運転条件をトルクに応じて任意に
制御することができる。 【００２８】しかして、このときのトルクに対する運転
条件の設定は関数発生器２３によって任意に行なうこと
ができるが、これはベクトル制御システムの最適化を実
現するように選択すればよい。そして、そのための最適
化の指標としては、ＩＭの効率、運転音、インバータの
半導体素子に流れる電流の大きさなどが考えられる。 【００２９】そこで、いま、最適化の指標を、例えばＩ
Ｍの効率に求めたとすれば、ＩＭのトルクＴに対して最
大運転効率が得られる励磁電流ＩM の関係は次式のよう
になる。 ＩM ＝Ｋ・(Ｔの平方根) Ｋ：定数 つまり、ＩＭの効率を最良に保つためには、トルクの平
方根に比例して励磁電流制御信号を変えてやればよく、
このように関数発生器２３の特性を定めてやればよい。 【００３０】従って、この実施例によれば、トルクの減
少に伴ない励磁電流も減少し、これによりＩＭの最大効
率運転が行なわれると共に、ＩＭの空隙磁束が低下して
電磁音の発生も少なくなり、低騒化が図れることにな
る。なお、この場合、ＩＭに流入する電流の変化が大き
くなるとインバータの半導体素子、例えばトランジスタ
の電流制限を超えてしまう虞れを生じ、上記した最適運
転の実現が不可能になるが、この実施例によればＩＭ１
０に流入する電流は変化しないため、常に最適運転が可
能である。 【００３１】また、最適化の指標をＩＭの運転騒音の減
少やインバータのトランジスタ電流の最小化などに求め
た場合にも同様で、それらに応じて最適な結果が得られ
るよう、トルクに対する励磁電流のパターンを適宜、関
数発生器２３にセットしてやればよい。 【００３２】次に、図２は、増幅器２の出力信号がトル
クを表わす信号Ｔとなるようにし、この信号Ｔにより励
磁電流制御信号ＩM が制御されるようにした本発明の一
実施例で、そのために図７の装置と同じく第１と第２の
割算器１３、１４を設け、増幅器２の出力をそのまま関
数発生器２３の入力に供給し、これにより励磁電流制御
信号ＩM が得られるようにしたものであり、動作や作用
効果などは図７の装置及び図１の実施例から自明なので
省略する。 【００３３】そして、以下、図３の実施例は図８の装置
と同じ方法でトルクを表わす信号Ｔを得、これにより励
磁電流制御信号ＩM を制御するようにしたものであり、
同様に図４は図９の装置に対応した実施例、図５は図１
０の装置に対応した実施例であり、それぞれの動作や作
用効果についても説明を要しないところなので省略す
る。 【００３４】なお、これら図１〜図５の実施例において
も、それぞれＩＭ１０のトルクを表わす信号Ｔが得られ
るようになっているから、図６〜図１０の装置と同様に
トルクを表示させるように構成してもよいことはいうま
でもないところである。 【００３５】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベクトル制御方式のインバータを用いた誘導電動機の制
御装置において、運転中の電動機のトルクを常に正確に
検出することができるから、従来技術の欠点を除き、ト
ルクの変化にもかかわらず所定の運転条件を保って誘導
電動機の高効率運転や低騒音運転などを可能にすること
ができる誘導電動機の制御装置を容易に提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による誘導電動機の制御装置の第１の実
施例を示すブロック図である。 【図２】本発明による誘導電動機の制御装置の第２の実
施例を示すブロック図である。 【図３】本発明による誘導電動機の制御装置の第３の実
施例を示すブロック図である。 【図４】本発明による誘導電動機の制御装置の第４の実
施例を示すブロック図である。 【図５】本発明による誘導電動機の制御装置の第５の実
施例を示すブロック図である。 【図６】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第１の例を示すブロック図である。 【図７】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第２の例を示すブロック図である。 【図８】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第３の例を示すブロック図である。 【図９】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第４の例を示すブロック図である。 【図１０】トルクを検出するようにした誘導電動機の制
御装置の第５の例を示すブロック図である。 【図１１】ベクトル制御方式にのインバータを用いた誘
導電動機の制御装置の従来例を示すブロック図である。 【符号の説明】 １、７、１９、２０ 誤差検出器 ２、２１、２２ 増幅器 ３ 励磁電流指令回路 ４ 電圧制御発振器 ５ 加算器 ６ ベクトル演算回路 ８ ＰＷＭ波形発生回路 ９ 電流検出器 １０ 誘導電動機（ＩＭ） １１ 速度検出器 １２、１５、１６、１８ 掛算器 １３、１４、２５ 割算器 １７ ベクトル演算器 ２３ 関数発生器 ２４ 補正回路
施例を示すブロック図である。 【図２】本発明による誘導電動機の制御装置の第２の実
施例を示すブロック図である。 【図３】本発明による誘導電動機の制御装置の第３の実
施例を示すブロック図である。 【図４】本発明による誘導電動機の制御装置の第４の実
施例を示すブロック図である。 【図５】本発明による誘導電動機の制御装置の第５の実
施例を示すブロック図である。 【図６】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第１の例を示すブロック図である。 【図７】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第２の例を示すブロック図である。 【図８】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第３の例を示すブロック図である。 【図９】トルクを検出するようにした誘導電動機の制御
装置の第４の例を示すブロック図である。 【図１０】トルクを検出するようにした誘導電動機の制
御装置の第５の例を示すブロック図である。 【図１１】ベクトル制御方式にのインバータを用いた誘
導電動機の制御装置の従来例を示すブロック図である。 【符号の説明】 １、７、１９、２０ 誤差検出器 ２、２１、２２ 増幅器 ３ 励磁電流指令回路 ４ 電圧制御発振器 ５ 加算器 ６ ベクトル演算回路 ８ ＰＷＭ波形発生回路 ９ 電流検出器 １０ 誘導電動機（ＩＭ） １１ 速度検出器 １２、１５、１６、１８ 掛算器 １３、１４、２５ 割算器 １７ ベクトル演算器 ２３ 関数発生器 ２４ 補正回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 長瀬 博
茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会
社 日立製作所 日立研究所内
(72)発明者 五十嵐 貞之
千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号
日立京葉エンジニヤリング株式会社内
(56)参考文献 特開 昭54−148218（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−45729（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】１ ．誘導電動機のトルク電流制御信号と励磁電流制御信
号及び周波数制御信号とを入力とするベクトル演算回路
と、該ベクトル演算回路の出力で制御される誘導電動機
駆動用のインバータと、上記誘導電動機に対する回転速
度指令信号と上記誘導電動機の実回転速度とを入力と
し、これら信号の偏差を表わす誤差信号を出力する検出
回路とを備え、上記ベクトル演算回路の入力のうちの少
なくともトルク電流制御信号と周波数制御信号とを上記
誤差信号に応じて制御し、上記誘導電動機に供給すべき
一次電流をトルク電流と励磁電流とに分離して制御する
ようにした誘導電動機の制御装置において、上記誤差信号と上記励磁電流制御信号とを入力とする掛
算器及び割算器と、該割算器の出力信号を入力とする電
圧制御発振器と、該電圧制御発振器の出力信号と上記実
回転速度信号とを入力とする加算器とを備え、上記誤差
信号を上記トルク電流制御信号として、上記加算器の出
力信号を上記周波数制御信号として、それぞれ上記ベク
トル演算回路に供給することにより、上記掛算器の出力
に上記トルクを表わす信号が発生されるようにした トル
ク演算手段と、 このトルク演算手段により演算されたトルクを表わす信
号の平方根に比例して上記ベクトル演算回路に入力すべ
き励磁電流制御信号を発生する関数発生手段とを設け、 この関数発生手段の出力により上記誘導電動機の励磁電
流を制御することにより、該誘導電動機の運転状態が常
に最大運転効率状態に保たれるように構成されているこ
とを特徴とする誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311316A JPH0813200B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 誘導電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3311316A JPH0813200B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 誘導電動機の制御装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57154525A Division JPS5944990A (ja) | 1982-09-07 | 1982-09-07 | 誘導電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0538181A JPH0538181A (ja) | 1993-02-12 |
| JPH0813200B2 true JPH0813200B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=18015670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3311316A Expired - Lifetime JPH0813200B2 (ja) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | 誘導電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0813200B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5445729A (en) * | 1977-09-19 | 1979-04-11 | Toshiba Corp | Controlling induction motor |
| US4230979A (en) * | 1978-04-10 | 1980-10-28 | General Electric Company | Controlled current inverter and motor control system |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3311316A patent/JPH0813200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0538181A (ja) | 1993-02-12 |
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