JPH08149898A - Control method for induction motor - Google Patents

Control method for induction motor

Info

Publication number
JPH08149898A
JPH08149898A JP6289443A JP28944394A JPH08149898A JP H08149898 A JPH08149898 A JP H08149898A JP 6289443 A JP6289443 A JP 6289443A JP 28944394 A JP28944394 A JP 28944394A JP H08149898 A JPH08149898 A JP H08149898A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic flux
current
motor
induction motor
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP6289443A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3287147B2 (en
Inventor
Yoshinao Iwaji
善尚 岩路
Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP28944394A priority Critical patent/JP3287147B2/en
Publication of JPH08149898A publication Critical patent/JPH08149898A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3287147B2 publication Critical patent/JP3287147B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To make it possible to control position, speed, and torque with accuracy, by superimposing an AC current into an output voltage command value at an inverter, and estimating the amount of magnetic flux from an AC voltage and leakage inductance in windings of a motor. CONSTITUTION: A given amount of magnetic flux (ϕ) is generated in a motor 2 according to a voltage and a current of the motor 2. A core part, where the magnetic flux (ϕ) passes, is saturated with magnetism. Considering a tooth for storing a primary winding similarly, part of the tooth in the same direction of magnetic flux is saturated with magnetism. At the same time, leakage inductance changes under an influence of magnetic saturation at the tooth part. An AC voltage other than a fundamental wave factor is superimposed in a motor voltage. Then, the inductance of the winding is measured from a relation of a current passed through and the AC voltage, while the magnetic flux (ϕ) is calculated from a change in inductance. The output voltage and current of an inverter 1 are controlled according to the estimated magnetic flux (ϕ), and non-interference control between the torque and magnetic flux (ϕ) is carried out in the motor 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】本発明は、インバータ等の電力変
換器により誘導電動機を制御する装置であって、特に極
低速度領域から速度及びトルクの高精度制御が行える誘
導電動機の制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for controlling an induction motor by means of a power converter such as an inverter, and more particularly to a method for controlling an induction motor capable of highly accurate speed and torque control from an extremely low speed range.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、鉄鋼圧延機駆動やFA用サーボド
ライブ等に広く用いられている、すべり周波数制御形ベ
クトル制御法は、すべり周波数の指令値と実回転速度の
和に応じて、インバータ出力周波数を制御する方式のた
め、電動機取付けの速度センサが必須であり、適用にあ
たってはそれだけ制約を受ける。このため、速度センサ
を用いない高精度速度制御法がいくつか発表されている
(例えば、平成3年電気学会全国大会、シンポジウム
S.9「誘導機速度センサレスベクトル制御適用の現状
と課題」)。しかし、いずれの方法も、電動機の回転に
伴う誘導起電力に基づいて回転速度を推定するため、回
転速度が零に近く、起電力が微小となる範囲では、一次
抵抗降下の影響により速度推定精度が劣化し、そのため
速度およびトルクの制御精度が不足する問題がある。
2. Description of the Related Art At present, a slip frequency control type vector control method, which is widely used for driving steel rolling mills, FA servo drives, etc., uses an inverter output according to the sum of a slip frequency command value and an actual rotation speed. Since the frequency is controlled, a speed sensor attached to an electric motor is indispensable, and the application is restricted accordingly. For this reason, some high-accuracy speed control methods that do not use speed sensors have been announced (for example, 1993 S. 9th Annual Meeting of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Symposium S. 9 "Current status and problems of applying induction motor speed sensorless vector control"). However, both methods estimate the rotation speed based on the induced electromotive force associated with the rotation of the motor.Therefore, in the range where the rotation speed is close to zero and the electromotive force is small, the speed estimation accuracy is affected by the primary resistance drop. Is deteriorated, resulting in insufficient control accuracy of speed and torque.

【0003】また、すべり周波数制御形ベクトル制御法
(速度センサ付)では、すべり周波数指令値の演算に用
いる電動機二次抵抗値が実際値に一致しない場合には、
トルクに応じて電動機磁束が変動したり、あるいはトル
ク制御遅れを生じる等の不具合が発生する。これは二次
抵抗値の変動に起因するベクトル制御の問題としてよく
知られている。
Further, in the slip frequency control type vector control method (with speed sensor), when the secondary resistance value of the motor used for calculation of the slip frequency command value does not match the actual value,
Problems such as a change in the magnetic flux of the motor depending on the torque or a delay in torque control occur. This is well known as a problem of vector control caused by the variation of the secondary resistance value.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】速度センサなし速度制
御において、一次抵抗降下の影響をなくす方法として
は、電動機内部にサーチコイルを備える方法や、電動機
電圧,電流の第3次調波成分を検出する方法、あるいは
電動機のスロット高調波電圧を検出する方法がある。し
かし、いずれの方法も、電動機の回転に伴う一次鎖交磁
束の変化による起電力を検出する点で、前述の速度セン
サレスベクトル制御法と同様であり、零速度近くでは起
電力が小さく、検出電圧に含まれるノイズ(インバータ
からの高調波リプル等)に対するS/N比が低下するた
め、同様に高精度制御が難しい。また、いずれの方法
も、電動機構造が特殊化することが難点である。
In the speed control without a speed sensor, as a method of eliminating the influence of the primary resistance drop, a method of providing a search coil inside the motor or detecting the third harmonic component of the voltage and current of the motor is used. There is also a method of detecting the slot harmonic voltage of the electric motor. However, both methods are similar to the speed sensorless vector control method described above in that the electromotive force due to the change in the primary interlinkage magnetic flux due to the rotation of the electric motor is detected. Similarly, high-accuracy control is difficult because the S / N ratio with respect to noise (such as higher harmonic ripple from the inverter) contained in is reduced. Further, both methods have a drawback that the electric motor structure is specialized.

【0005】一方、速度センサ付ベクトル制御における
二次抵抗変動の問題に対しては、電動機の誘導起電力を
検出し、その変動に基づいて演算用二次抵抗値を修正す
る方法や、電動機内部に温度計を設置し、その温度検出
値から二次抵抗値を推定し、これを演算用二次抵抗値に
用いる方法があるが、前者では零速度付近の誘導起電力
が小さい範囲において、前述と同様、一次抵抗降下の影
響から、正確な修正が困難となること、また後者では電
動機構造が複雑になることが難点である。
On the other hand, with respect to the problem of the secondary resistance variation in the vector control with speed sensor, a method of detecting the induced electromotive force of the motor and correcting the secondary resistance value for calculation based on the variation, and a method of modifying the internal resistance of the motor There is a method in which a thermometer is installed in the system, the secondary resistance value is estimated from the detected temperature value, and this is used as the secondary resistance value for calculation, but in the former case, in the range where the induced electromotive force near zero speed is small, Similar to the above, it is difficult to make an accurate correction due to the influence of the primary resistance drop, and in the latter, the electric motor structure is complicated.

【0006】本発明の目的は、上述の問題を解決し、零
速度近傍を含めて高精度な位置,速度及びトルク制御を
可能にする誘導電動機の制御方法を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a control method for an induction motor which enables highly accurate position, speed and torque control including near zero speed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、インバータの出力電圧指令値に交流電圧を重畳し、
これに応じて流れる電動機電流成分を検出し、重畳した
該交流電圧と検出した電流から電動機巻線の漏れインダ
クタンスを計測する。巻線に対する電動機磁束の位置関
係および磁束の大きさにより、インダクタンス値が変化
する現象に基づいて、インダクタンス値より磁束の大き
さを推定し、この推定磁束に応じてインバータ出力電圧
の振幅,位相,周波数の少なくとも一つを制御し、電動
機電流の励磁分とトルク分(二次電流相当)を制御する
ようにしたものである。
In order to achieve the above object, an AC voltage is superposed on an output voltage command value of an inverter,
The motor current component flowing in response to this is detected, and the leakage inductance of the motor winding is measured from the superimposed AC voltage and the detected current. The magnitude of the magnetic flux is estimated from the inductance value based on the phenomenon that the inductance value changes depending on the positional relationship of the motor magnetic flux with respect to the windings and the magnitude of the magnetic flux, and the amplitude, phase, and phase of the inverter output voltage are estimated according to the estimated magnetic flux. At least one of the frequencies is controlled to control the excitation component and the torque component (corresponding to the secondary current) of the electric motor current.

【0008】[0008]

【作用】電動機内部には電動機電圧/電流に応じて磁束
が生じる。このため、磁束が通過する鉄心部分は磁気飽
和を起こす(飽和度が高い)。一次巻線が収納されるテ
ィース部分についても同様であって、磁束の方向に位置
する部分は飽和度が高い。一次巻線の漏れインダクタン
スは、このティース部の磁気飽和の影響を受け変化す
る。そこで、前述のようにして、電動機電圧に基本波成
分とは別の交流電圧を重畳し、これにより流れる電流と
前記交流電圧の関係から、巻線のインダクタンスを計測
し、このインダクタンスの変化から磁束を推定する。こ
の推定磁束に応じてインバータ出力電圧/電流を制御
し、電動機のトルクと磁束の非干渉制御(ベクトル制
御)を行う。
Function: A magnetic flux is generated inside the motor according to the voltage / current of the motor. Therefore, magnetic saturation occurs in the iron core portion through which the magnetic flux passes (high saturation). The same applies to the teeth portion in which the primary winding is housed, and the portion located in the magnetic flux direction has a high degree of saturation. The leakage inductance of the primary winding changes under the influence of the magnetic saturation of the teeth. Therefore, as described above, an AC voltage different from the fundamental wave component is superimposed on the motor voltage, the inductance of the winding is measured from the relationship between the current flowing thereby and the AC voltage, and the change in this inductance causes the magnetic flux to change. To estimate. The inverter output voltage / current is controlled according to the estimated magnetic flux, and non-interference control (vector control) of the torque and magnetic flux of the electric motor is performed.

【0009】この場合、低速回転範囲であっても、ベク
トル制御が確実に行われるため、前述の問題が解決され
る。
In this case, the above-mentioned problem is solved because the vector control is reliably performed even in the low speed rotation range.

【0010】[0010]

【実施例】本発明を速度センサなしベクトル制御システ
ムに適用する場合の一実施例について、図1を用いて説
明する。図において、1は電圧指令v1*に比例した電圧
を出力するインバータ、2は誘導電動機、3は電流指令
1d*,i1q*および出力周波数指令ω1*に基づいて、電
圧指令v1d*,v1q*を出力する電圧指令演算器、4はv
1d*,v1q*から三相電圧指令v1*を演算する座標変換
器、5はv1*をパルス幅変調信号に変換し、インバータ
出力電圧をPWM制御するPWM信号発生器、6は電動
機電流を検出する電流検出器、7は電動機電流を回転磁
界座標に変換し、励磁電流i1dとトルク電流i1qを検出
する電流成分検出器、8はトルク電流指令i1q* とi1q
の差に応じて、周波数指令ω1*を出力する電流調節器、
9は励磁電流指令i1d*とi1dの差に応じた出力をv1d*
に加算する電流調節器、10はω1*を積分し、位相基準
信号θ*を出力する位相演算器、11は速度指令ωr* を
出力する速度指令回路、12はすべり周波数ωs を推定
するすべり周波数演算器、13はωr*と速度推定値ωr
^の差に応じてi1q*を出力し速度制御を行う速度調節
器、14はv1d*,v1q*に正弦波信号v1d″,v1q″を
加算し、これに対応するi1dの成分に基づいて、電動機
磁束Φを推定する磁束演算器、15は磁束の設定値Φ2d
*とΦから、v1q*あるいはω1*を修正する際に用いる補
償要素である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention applied to a vector control system without a speed sensor will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an inverter that outputs a voltage proportional to the voltage command v 1 *, 2 is an induction motor, and 3 is a voltage command v 1d based on the current commands i 1d *, i 1q * and the output frequency command ω 1 *. *, V 1q * output voltage command calculator, 4 is v
A coordinate converter that calculates a three-phase voltage command v 1 * from 1d *, v 1q *, 5 is a PWM signal generator that converts v 1 * into a pulse width modulation signal, and PWM controls the inverter output voltage, and 6 is an electric motor A current detector for detecting a current, 7 is a current component detector for converting an electric motor current into a rotating magnetic field coordinate and detecting an exciting current i 1d and a torque current i 1q , and 8 is a torque current command i 1q * and i 1q.
A current regulator that outputs a frequency command ω 1 * according to the difference between
9 is an output corresponding to the difference between the exciting current commands i 1d * and i 1d v 1d *
Is a current controller for adding ω 1 * to output a phase reference signal θ *, 11 is a speed command circuit that outputs a speed command ω r *, and 12 is a slip frequency ω s Slip frequency calculator, 13 is ω r * and velocity estimated value ω r
A speed adjuster that outputs i 1q * according to the difference of ^ and performs speed control, 14 adds sine wave signals v 1d ″, v 1q ″ to v 1d *, v 1q *, and corresponding i 1d based on the components, the flux calculator for estimating a motor magnetic flux [Phi, 15 is the set value of the magnetic flux [Phi 2d
It is a compensation element used when correcting v 1q * or ω 1 * from * and Φ.

【0011】次に、この制御システムの動作について述
べる。部品番号14〜18を除く、1〜13の部分の動
作についての詳細は、電気学会論文の奥山,藤本、他
「誘導電動機の速度・電圧センサレスベクトル制御
法」、電学論D、107,2,pp191−198(昭
62年)に記述されているので、ここでは概要を述べ
る。
Next, the operation of this control system will be described. For details of the operation of parts 1 to 13 except for part numbers 14 to 18, Okuyama, Fujimoto, et al., "Velocity / voltage sensorless vector control method for induction motors", The Institute of Electrical Engineers of Japan, D, 107, 2 , Pp. 191-198 (1987), so an outline will be given here.

【0012】システムは大きく三つの部分に分けられ
る。第1の部分は出力電圧制御部であり、電圧指令演算
器3,座標変換器4、およびパルス幅変調器5で構成さ
れる。図2に電動機電圧v1と電流i1のベクトル図を示
す。ここで、d−q軸は同期速度ω1 で回転する直交座
標である。v1 は図示のように誘導起電力e1′ と、漏
れインピーダンス降下(r11,ω1(l1+l2′)
1)の和で示される。そこで、v1 を制御するに際し
て、その指令値v1d*、v1q*が数1に従い演算される。
The system is roughly divided into three parts. The first part is an output voltage controller, which is composed of a voltage command calculator 3, a coordinate converter 4, and a pulse width modulator 5. FIG. 2 shows a vector diagram of the motor voltage v 1 and the current i 1 . Here, the dq axes are Cartesian coordinates that rotate at the synchronous speed ω 1 . v 1 is the induced electromotive force e 1 ′ and the leakage impedance drop (r 1 i 1 , ω 1 (l 1 + l 2 ′) as shown in the figure.
It is represented by the sum of i 1 ). Therefore, when controlling v 1 , the command values v 1d * and v 1q * are calculated according to the equation 1.

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】さらに、座標変換器4において、v1d*,
1q*から三相の電圧指令値v1*が演算される。各相信
号は、互いに120°ずつ位相が異なるのみであるか
ら、u相電圧指令vu*のみを示せば、数2である。
Further, in the coordinate converter 4, v 1d *,
A three-phase voltage command value v 1 * is calculated from v 1q *. Since the respective phase signals differ only by 120 ° in phase from each other, if only the u-phase voltage command v u * is shown, then the equation 2 is obtained.

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】さらに、パルス幅変調器5において、v1*
がパルス幅変調信号に変換され、これに応じてインバー
タ1の出力電圧が制御される。このようにして、インバ
ータ出力電圧の基本波成分瞬時値はv1*に比例して制御
され、電動機電圧v1はv1d*,v1q* およびθ* に従っ
て制御される。このとき、数1における漏れインピーダ
ンス降下推定値が実際値と一致しておれば、誘導起電力
の実際値e1′(ベクトル)は、数1で与えた基準値に従
うものとなる。この条件において、e1′の向きはq軸
に一致するが、この時位相基準θ*は、実磁束ベクトル
(e1′に直交)の固定子u相軸からの回転角θと一致
し、θ* は、磁束の回転角θに等価なものとなる。
Further, in the pulse width modulator 5, v 1 *
Is converted into a pulse width modulation signal, and the output voltage of the inverter 1 is controlled accordingly. In this way, the instantaneous value of the fundamental wave component of the inverter output voltage is controlled in proportion to v 1 *, and the motor voltage v 1 is controlled according to v 1d *, v 1q * and θ *. At this time, if the leakage impedance drop estimated value in Equation 1 matches the actual value, the actual value e 1 ′ (vector) of the induced electromotive force follows the reference value given in Equation 1. Under this condition, the orientation of e 1 ′ coincides with the q axis, but at this time, the phase reference θ * coincides with the rotation angle θ of the real magnetic flux vector (orthogonal to e 1 ′) from the stator u phase axis, θ * is equivalent to the rotation angle θ of the magnetic flux.

【0017】第2の部分は、電流制御部であり、電流検
出器6,電流成分検出器7、および二つの電流調節器
8,9から構成される。
The second part is a current controller, which is composed of a current detector 6, a current component detector 7, and two current regulators 8 and 9.

【0018】前述のようにe1′ の向きがq軸に一致す
る条件では、電流成分検出器7において、数3に従い演
算されるi1d,i1qはそれぞれ励磁電流i0′ およびト
ルク電流i2′ に一致したものとなる。
As described above, under the condition that the direction of e 1 ′ coincides with the q-axis, the current component detector 7 calculates i 1d and i 1q as the exciting current i 0 ′ and the torque current i, respectively. It matches 2 '.

【0019】[0019]

【数3】 (Equation 3)

【0020】従って、電流調節器9により、i1dの制御
偏差に応じてv1d*を修正すると、i1d(i0′)はi1d
*に一致するように制御される。また、電動機磁束量Φ
2dはi1d*により制御される。一方、電流調節器8によ
り、i1q の制御偏差に応じてω1*および起電力基準値
1′*(=ω1*(M/L22d*)が制御され、これによ
りi1q(i2′)はi1q*に一致するように制御される。
この時、電動機発生トルクτe は、数4で示され、i1q
*に比例する。
[0020] Thus, the current regulator 9, modifying the v 1d * depending on the control deviation of i 1d, i 1d (i 0 ') is i 1d
Controlled to match *. Also, the motor magnetic flux amount Φ
2d is controlled by i 1d *. On the other hand, the current regulator 8 controls ω 1 * and the electromotive force reference value e 1 ′ * (= ω 1 * (M / L 2 ) Φ 2d *) according to the control deviation of i 1q. 1q (i 2 ′) is controlled so as to match i 1q *.
At this time, the motor generated torque τ e is expressed by Equation 4, and i 1q
Proportional to *

【0021】[0021]

【数4】 [Equation 4]

【0022】第3の部分は速度制御部であり、速度指令
回路11,すべり周波数演算器12、および速度調節器
13から構成される。演算器12において、数5に従
い、すべり周波数の推定値ωs^ が演算される。
The third part is a speed controller, which is composed of a speed command circuit 11, a slip frequency calculator 12, and a speed controller 13. The calculator 12 calculates the estimated value ω s ^ of the slip frequency according to the equation 5.

【0023】[0023]

【数5】 (Equation 5)

【0024】次に、ω1*からωs^を差し引き速度推定
値ωr^を求め、さらに速度調節器13において速度指
令値ωr*とωr^の差に基づいて、i1q*が演算される。
そして前述のようにしてi1q* に従い、i1qおよびトル
クτe が制御される結果、ωr^がωr*に一致するよう
に速度制御が行われる。
Next, ω s ^ is subtracted from ω 1 * to obtain an estimated speed value ω r ^, and i 1q * is calculated in the speed controller 13 based on the difference between the speed command values ω r * and ω r ^. Is calculated.
Then, as described above, i 1q and torque τ e are controlled according to i 1q *, and as a result, speed control is performed so that ω r ^ matches ω r *.

【0025】以上が、速度センサなしベクトル制御の基
本動作である。ところで、運転周波数が1Hz以上の範
囲では、前述の動作に従い十分な精度で速度制御が行え
る。しかし、1Hz以下の低周波数範囲では、回転速度
およびトルクの制御精度が劣化する。
The above is the basic operation of the vector control without speed sensor. By the way, in the operating frequency range of 1 Hz or higher, speed control can be performed with sufficient accuracy in accordance with the above-described operation. However, in the low frequency range of 1 Hz or less, the rotational speed and torque control accuracy deteriorates.

【0026】この問題は、電動機一次抵抗r1 の変動が
主原因と考えられる。すなわち、電動機の温度変化によ
り、r1 が変動すると、数1で用いた一次抵抗降下の推
定値(r1*i1*)と実際の一次抵抗降下(r11)は一
致しなくなる。このとき、電動機磁束Φの実際値はその
設定値Φ2d* と異なる値になり、Φの向きはd軸と一致
しなくなる。周波数が低く、起電力e1′ が微小となる
条件では、電圧v1 に占める一次抵抗降下の割合が増加
するため、この傾向が顕著となる。このようにして、低
周波数運転では、一次抵抗変動(一次抵抗降下の推定誤
差)により、電動機磁束が設定値と異なる値を持つよう
になる。このときベクトル制御が不完全となり、トルク
τe はi1q* に比例しなくなる。また、トルク(i1q
に関係して磁束Φが変動するようになるため、数5に従
い演算されるωs^ にも推定誤差を生じ、この結果、ω
r^ にも誤差を生じる。以上により、速度とトルクの制
御精度が劣化する。
It is considered that this problem is mainly caused by the fluctuation of the motor primary resistance r 1 . That is, when r 1 fluctuates due to the temperature change of the electric motor, the estimated value (r 1 * i 1 *) of the primary resistance drop used in Equation 1 and the actual primary resistance drop (r 1 i 1 ) do not match. At this time, the actual value of the motor magnetic flux Φ becomes a value different from the set value Φ 2d *, and the direction of Φ does not match the d axis. Under the condition that the frequency is low and the electromotive force e 1 ′ is minute, the proportion of the primary resistance drop in the voltage v 1 increases, and this tendency becomes remarkable. In this way, in low frequency operation, the magnetic flux of the motor has a value different from the set value due to primary resistance fluctuation (estimation error of primary resistance drop). At this time, the vector control becomes incomplete, and the torque τ e is no longer proportional to i 1q *. Also, the torque (i 1q )
Since the magnetic flux Φ fluctuates in relation to ω s ^, an estimation error also occurs in ω s ^ calculated according to Equation 5, and as a result, ω s ^
An error also occurs in r ^. As a result, the speed and torque control accuracy deteriorates.

【0027】以上の問題は、速度センサなしベクトル制
御に共通しており、対策法として前述したように種々の
方法が提案されているが、抜本的方法はないのが現状で
ある。本発明はこれらの問題を磁束演算器14等を付加
して解決するものである。
The above problems are common to vector control without a speed sensor, and various methods have been proposed as countermeasures as described above, but there is currently no drastic method. The present invention solves these problems by adding a magnetic flux calculator 14 and the like.

【0028】図3は、磁束演算器14の演算内容の構成
図である。図において、31は二相正弦波信号(sinω
t,cosωt)を出力する信号発生器、32は信号(sin
ωt)を入力し、モード1,2,3に応じて(1/√2)s
inωt,(1/√2)sinωt,sinωt の各信号を出力
するスイッチ回路、33はモード1,2,3に応じて
(1/√2)sinωt,−(1/√2)sinωt,0の各信号
を出力するスイッチ回路、34,35は電流i1dと信号
sinωt,cosωtをそれぞれ乗算する乗算器、36,3
7は乗算器34,35の出力を積分する積分器、38は
積分器36,37の出力値に基づいて各モードにおける
インダクタンス値Lσ1,Lσ2,Lσ3を計測するイン
ダクタンス演算器、39は各Lσに基づいて電動機磁束
を演算する演算器、40はモード1,2,3に応じて√
2i1d,√2i1d,i1dを出力するスイッチ回路であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of the calculation contents of the magnetic flux calculator 14. In the figure, 31 is a two-phase sine wave signal (sinω
t, cosωt) output signal generator, 32 is a signal (sin
ωt) and input (1 / √2) s according to modes 1, 2 and 3.
In ωt, (1 / √2) sin ωt, a switch circuit that outputs each signal of sin ωt, 33 corresponds to modes 1, 2, 3
(1 / √2) sinωt, − (1 / √2) sinωt, switch circuit that outputs each signal of 0, 34 and 35 are current i 1d and signal
Multipliers for multiplying sin ωt and cos ωt respectively, 36, 3
7 is an integrator for integrating the outputs of the multipliers 34, 35, 38 is an inductance calculator for measuring the inductance values L σ1 , L σ2 , L σ3 in each mode based on the output values of the integrators 36, 37, and 39 is An arithmetic unit for calculating the magnetic flux of the motor based on each L σ , 40 is √ according to modes 1, 2 and 3.
It is a switch circuit that outputs 2i 1d , √2i 1d , i 1d .

【0029】次に、演算内容について述べる。先ず、基
本となる磁束の大きさΦの推定原理について述べる。図
4は誘導電動機のモデルを示す。磁束Φが電動機内部で
図示の方向に存在すると仮定すると、Φ方向に位置する
鉄心部は磁気飽和を起こす(飽和度が高い)。一次巻線
が収納されるティース部についても同様であって、Φ方
向に位置する部分は飽和度が高い。一次巻線の漏れイン
ダクタンスはこのティース部の磁気飽和の影響により変
化する。例えば、図示のように、Φ方向に位置する巻線
Aの漏れインダクタンスはΦ方向に直交な巻線Bのそれ
より減少する。
Next, the contents of calculation will be described. First, the basic principle of estimating the magnetic flux magnitude Φ will be described. FIG. 4 shows a model of the induction motor. Assuming that the magnetic flux Φ exists inside the motor in the direction shown in the figure, the iron core portion located in the Φ direction causes magnetic saturation (high saturation). The same applies to the teeth portion in which the primary winding is housed, and the portion located in the Φ direction has a high degree of saturation. The leakage inductance of the primary winding changes due to the influence of magnetic saturation of the teeth. For example, as shown in the drawing, the leakage inductance of the winding A located in the Φ direction is smaller than that of the winding B orthogonal to the Φ direction.

【0030】図5はこの漏れインダクタンスの実測結果
であり、各巻線の漏れインダクタンス値の、励磁電流
(磁束量)に対する変化を示す。図のように、定格励磁
電流(3A)近傍では、磁束と巻線の位置関係により、
インダクタンス値が大幅に変化することが実験で確認さ
れた。
FIG. 5 shows the actual measurement result of the leakage inductance, and shows the change of the leakage inductance value of each winding with respect to the exciting current (magnetic flux amount). As shown in the figure, in the vicinity of the rated excitation current (3A), the positional relationship between the magnetic flux and the winding causes
It was confirmed by experiments that the inductance value changes significantly.

【0031】このことから、測定する位置(位相)を変
えて数個所のインダクタンス値を検出し、それらの値の
差から、逆に磁束の大きさ、あるいは位置(方向)を推
定できる。推定した磁束に応じて、インバータの出力電
圧/電流を制御することにより、前述した一次抵抗変化
の影響を受けずに高精度にベクトル制御を行うことがで
きる。以上が磁束推定の基本原理である。
From this, it is possible to detect the inductance values at several positions by changing the position (phase) to be measured, and conversely estimate the magnitude of the magnetic flux or the position (direction) from the difference between these values. By controlling the output voltage / current of the inverter according to the estimated magnetic flux, vector control can be performed with high accuracy without being affected by the change in the primary resistance described above. The above is the basic principle of magnetic flux estimation.

【0032】次に、磁束推定の際に用いるインダクタン
スLσ の計測原理について述べる。いま、電動機に基
本波と異なる周波数の正弦波電圧v(=sinωt)を印加
し、これにより流れる交流電流iを観測する。vの角周
波数ωが電動機の二次時定数T2 の逆数より十分高い条
件では、巻線の交流電流/印加電圧の伝達関数は一次遅
れ系で近似できるため、iは数6で示される。
Next, the principle of measuring the inductance L σ used when estimating the magnetic flux will be described. Now, a sine wave voltage v (= sinωt) having a frequency different from the fundamental wave is applied to the electric motor, and the alternating current i flowing by this is observed. Under the condition that the angular frequency ω of v is sufficiently higher than the reciprocal of the secondary time constant T 2 of the electric motor, the transfer function of the alternating current / applied voltage of the winding can be approximated by a first-order lag system, and therefore i is expressed by Equation 6.

【0033】[0033]

【数6】 (Equation 6)

【0034】一方、検出したiをvを基準にフーリエ変
換し、vに同期な成分および90°位相差成分を求め、
それぞれが数6の右辺第1項、および第2項に等しいと
おいてLσは数7より求められ、すなわち、vおよびi
に基づいてLσを計測できる。
On the other hand, the detected i is Fourier-transformed with v as a reference to obtain a component synchronized with v and a 90 ° phase difference component,
Given that each is equal to the first term and the second term on the right side of Equation 6, L σ is obtained from Equation 7, that is, v and i
L σ can be measured based on

【0035】[0035]

【数7】 (Equation 7)

【0036】次に、磁束推定の基本原理、および演算器
14の動作について述べる。いま、図6に示すように、
磁束Φの方向と、前記交流電圧vを印加する巻線Cの起
磁力方向とのなす角をφとおく。Lσは、φがπ/2,
3π/2において最小、0,πにおいて最大となること
から、Lσは2φを関数として、変化する。そこで、L
σを数8のようにおくことができる。
Next, the basic principle of magnetic flux estimation and the operation of the calculator 14 will be described. Now, as shown in FIG.
The angle between the direction of the magnetic flux Φ and the direction of the magnetomotive force of the winding C to which the AC voltage v is applied is defined as φ. L σ is π / 2,
Since it becomes the minimum at 3π / 2 and the maximum at 0 and π, L σ changes as a function of 2φ. So L
σ can be set as in Expression 8.

【0037】[0037]

【数8】 Lσ=Lσm(1+acos2φ) …(数8) ここに、Lσm:Lσの平均値、a:Lσの変化幅 ここで、φ=φ1+π/4、およびφ=φ1−π/4の各
巻線に順に交流電圧を印加し、前述のようにしてLσ
を測定する。各Lσ をLσ1,Lσ2とすれば、
Equation 8] L σ = L σm (1 + acos2φ) ... ( 8) Here, L .sigma.m: Mean value of L σ, a: L variation range of sigma here, φ = φ 1 + π / 4, and phi = An alternating voltage is sequentially applied to each of the windings of φ 1 −π / 4, and L σ is set as described above.
To measure. Let each L σ be L σ1 and L σ2 ,

【0038】[0038]

【数9】 Lσ1=Lσm(1−asin2φ1) …(数9)[Formula 9] L σ1 = L σm (1-asin2φ 1 ) (Formula 9)

【0039】[0039]

【数10】 Lσ2=Lσm(1+asin2φ1) …(数10) 数9,数10より[Formula 10] L σ2 = L σm (1 + asin2φ 1 ) (Formula 10) From Formula 9 and Formula 10,

【0040】[0040]

【数11】 [Equation 11]

【0041】すなわち、φ=φ1+π/4、およびφ=
φ1−π/4の2点測定により、Lσの平均値Lσmを求
めることができる。Lσmは、磁束の大きさに応じて変
化するので、この値から逆に磁束の大きさを推定するこ
とができる。
That is, φ = φ 1 + π / 4, and φ =
The average value L σm of L σ can be obtained by the two-point measurement of φ 1 −π / 4. Since L σm changes according to the magnitude of the magnetic flux, the magnitude of the magnetic flux can be conversely estimated from this value.

【0042】さらに、φ=φ1 の巻線に交流電圧を印加
し、Lσ3を測定すれば、
Further, by applying an AC voltage to the winding of φ = φ 1 and measuring L σ3 ,

【0043】[0043]

【数12】 Lσ3=Lσm(1+acos2φ1) …(数12) 数9,数12より、[Equation 12] L σ3 = L σm (1 + acos2φ 1 ) (Equation 12) From Equations 9 and 12,

【0044】[0044]

【数13】 (Equation 13)

【0045】[0045]

【数14】 [Equation 14]

【0046】すなわち、φ=φ1+π/4,φ1−π/
4,φ1 の3点測定により、φ1 ならびに変化幅aを求
めることができる。φ1 を求めることで、磁束の位置が
推定できる。また変化幅aは磁束の大きさに依存すると
考えられるため、Φを推定することができる。
That is, φ = φ 1 + π / 4, φ 1 −π /
By measuring three points of 4, φ 1 , φ 1 and the change width a can be obtained. The position of the magnetic flux can be estimated by obtaining φ 1 . Further, since the variation width a is considered to depend on the magnitude of the magnetic flux, Φ can be estimated.

【0047】次に、Lσm あるいはaの値から磁束の大
きさΦを求める2つの方法について説明する。一つはΦ
とLσm(あるいはa)の関係を関数化し、必要な係数を
運転前に予め求める方法である。例えば、数15のよう
にΦとLσm の関係を近似し、必要となる係数Km を予
め測定しておき、通常の運転時には、得られたLσm
対して数15のような近似式よりΦを演算して求める。
Next, two methods for obtaining the magnitude Φ of the magnetic flux from the value of L σm or a will be described. One is Φ
And L σ m (or a) are made into a function, and necessary coefficients are obtained in advance before operation. For example, the relationship between Φ and L σ m is approximated as in Expression 15, the necessary coefficient K m is measured in advance, and during normal operation, an approximate expression such as Expression 15 is applied to the obtained L σ m. Φ is calculated and obtained.

【0048】[0048]

【数15】 (Equation 15)

【0049】もう一つの方法は、運転前に条件を変えて
細かく測定を行い、各動作条件におけるLσm とΦの関
係をテーブル化しておき、運転時にこのテーブルからΦ
の値を求めるものである。データ数は増えるが、高精度
なものが期待できる。データ数を増やさないためには、
数15のような関数と、テーブルの組合せにより、Φを
求めてもよい。また、aがΦに対して強い依存性を示す
場合には、関数やテーブルをaに関するものにしてΦを
求めても良い。あるいはLσm ,aの両方を用いること
もできる。
Another method is to make detailed measurements by changing the conditions before operation, and make a table of the relationship between L σm and Φ under each operating condition, and use this table to calculate Φ from the table during operation.
The value of is calculated. Although the number of data will increase, high precision can be expected. In order not to increase the number of data,
Φ may be obtained by combining a function such as Expression 15 and a table. When a has a strong dependence on Φ, Φ may be obtained by relating a function or table to a. Alternatively, both L σm and a can be used.

【0050】上述の推定原理に基づいて演算器14は動
作する。以下、図3および図7のベクトル図を用いて動
作を説明する。ベクトル制御を行うには、磁束Φの大き
さ,方向が設定値Φ2d* に一致することが理想である
が、ここでは一致しない場合を想定し角度差φ1 を仮定
する。以下、モード1,2,3の各場合について順に述
べる。
The calculator 14 operates based on the above-mentioned estimation principle. The operation will be described below with reference to the vector diagrams of FIGS. 3 and 7. In order to perform vector control, it is ideal that the magnitude and direction of the magnetic flux Φ match the set value Φ 2d *, but here the angle difference φ 1 is assumed assuming that they do not match. Hereinafter, each case of modes 1, 2, and 3 will be described in order.

【0051】[モード1]正弦波信号((1/√2)sin
ωt)が、スイッチ回路32を介してv1d″として、v
1d*に加算され、また、スイッチ回路33を介して
1q″として、v1q*に加算される。この状態は、図7
のベクトル図においてモード1の方向(d軸に対して4
5°)に起磁力の向きを持つ巻線に交番電圧vを印加し
たことに相当する。この時、この方向に交番起磁力が生
じ、交番電流iが流れる。iはd軸上から観測しても位
相は変化しないから、iはi1dから検出できる。そこ
で、乗算器34,35,積分器36,37、およびイン
ダクタンス演算器38を用いて、i1dと信号(sinω
t,cosωt)に基づいて、数7の演算を行い、Lσ1
求められる。Lσ1は、演算器38に記憶される。
[Mode 1] Sine wave signal ((1 / √2) sin
ωt) is v 1d ″ through the switch circuit 32, and v
7 is added to 1d * and is added to v1q * as v1q ″ via the switch circuit 33. This state is shown in FIG.
Direction of mode 1 (4 with respect to d-axis)
This is equivalent to applying an alternating voltage v to a winding having a magnetomotive force direction of 5 °. At this time, an alternating magnetomotive force is generated in this direction, and an alternating current i flows. The phase of i does not change even when observed from the d axis, so i can be detected from i 1d . Therefore, by using the multipliers 34 and 35, the integrators 36 and 37, and the inductance calculator 38, i 1d and the signal (sin ω
Based on t, cos ωt), the calculation of Expression 7 is performed to obtain L σ1 . L σ1 is stored in the calculator 38.

【0052】[モード2]信号((1/√2)sinωt)
をスイッチ回路32を介してv1d″として、また、スイ
ッチ回路33を介してその極性反転信号(−(1/√
2)sinωt)をv1q″として、各電圧指令値に加算す
る。この状態では、図7のモード2の方向にvが印加さ
れることとなり、同方向に交番電流iが流れる。iは前
述と同様に、i1dから検出できるため、モード1と同じ
演算を行うことにより、Lσ2 が求められる。Lσ2
同様に記憶される。
[Mode 2] signal ((1 / √2) sinωt)
Via the switch circuit 32 as v 1d ″, and the polarity inversion signal (− (1 / √
2) sin ωt) is added to each voltage command value as v 1q ″. In this state, v is applied in the direction of mode 2 in FIG. 7, and the alternating current i flows in the same direction. similar to allows detection of i 1d, by carrying out the same operation as mode 1, .L L .sigma. @ 2 is required .sigma. @ 2 are similarly stored.

【0053】[モード3]信号(sinωt)をv1d″と
し、また、v1q″=0 として、各電圧指令値に加算す
る。この状態では、図7のモード3の方向(d軸)にv
が印加されることとなり、同方向(d軸)に交番電流i
が流れる。iはそのままi1dとして検出でき、前述と同
様に、Lσ3が求められ、記憶される。
[Mode 3] The signal (sin ωt) is set to v 1d ″, and v 1q ″ = 0, and added to each voltage command value. In this state, v in the direction of Mode 3 (d-axis) in FIG.
Is applied, the alternating current i in the same direction (d-axis)
Flows. i can be detected as i 1d as it is, and L σ3 is obtained and stored in the same manner as described above.

【0054】以上のようにして計測されたLσ1
σ2,Lσ3 に基づいて、演算器39において、数1
1の演算、あるいは数13,数14の演算を行い、Φの
推定、あるいはd軸に対する磁束位置角φ1 が推定され
る。
L σ1 , measured as described above,
Based on L σ2 and L σ3 , the arithmetic unit 39 calculates
1 or the equations 13 and 14 are performed to estimate Φ or the magnetic flux position angle φ 1 with respect to the d-axis.

【0055】磁束の位置を検出するため、3つのモード
によるLσの測定方法を示したが、磁束Φの大きさに関
係した値Lσm だけを求める場合には、数11に示した
ようにモード1,モード2の二つのモードのみの測定で
算出できる。
In order to detect the position of the magnetic flux, the method of measuring L σ by the three modes has been shown. However, when only the value L σm related to the magnitude of the magnetic flux Φ is obtained, as shown in equation (11), It can be calculated by measuring only in two modes, mode 1 and mode 2.

【0056】次に、本発明を適用した速度センサなしベ
クトル制御システム全体の動作について、図1を用いて
説明する。システムの基本動作については、先述した通
りである。ベクトル制御の高精度化のため、本発明では
磁束演算器14が付加されている。演算器14からの交
流信号v1d″,v1q″は、運転中において常時v1d*,
1q* に加算されており、これにより、電流i1dには、
1d″,v1q″に関係した電流成分が含まれる。i1d
は元来電動機電流の基本波成分に関係した直流成分が含
まれるが、数7のLσの演算においてはこの影響は消去
される。従って、Φは、電動機の運転状態とは無関係に
計測される。
Next, the operation of the entire vector control system without a speed sensor to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The basic operation of the system is as described above. In order to improve the accuracy of vector control, the magnetic flux calculator 14 is added in the present invention. The AC signals v 1d ″, v 1q ″ from the calculator 14 are constantly v 1d *, v 1d *, during operation.
It is added to v 1q *, so that the current i 1d becomes
Current components related to v 1d ″, v 1q ″ are included. Although i 1d originally includes a direct current component related to the fundamental wave component of the electric motor current, this effect is eliminated in the calculation of L σ in equation 7. Therefore, Φ is measured regardless of the operating state of the electric motor.

【0057】演算器14からは、磁束の大きさΦが出力
される。Φはすべり周波数演算器12、および補償要素
15へ入力される。すべり周波数演算器12では、Φを
用いてすべり周波数の演算を行う。このため、従来のよ
うな設定値Φ2d* を用いた演算に比べ、ωs^の推定精
度が改善し、同時にωr^の推定精度も改善される。ま
た、Φの変動に伴う電動機のトルク変動を補償するた
め、補償要素15を介してv1q*あるいはω1*を修正す
る。補償要素15の出力16は、ΔΦ(=Φ2d*−Φ)
に応じた信号を直接v1q* に加えて、一次抵抗降下の変
動分を修正する。また、出力17は、v1q* の代りにω
1*を修正するものであり、この場合、電流調節器8によ
りi1q=i1q*となるようにv1q*が制御され、またΦ=
Φ2d* となるようにω1*が修正され、トルク変動分が補
償される。いずれの補償法も、磁束の変動分ΔΦに基づ
いてv1q* が補償され、図2のベクトル関係を保つよう
に制御される。
The magnitude Φ of the magnetic flux is output from the calculator 14. Φ is input to the slip frequency calculator 12 and the compensation element 15. The slip frequency calculator 12 calculates the slip frequency using Φ. Therefore, the estimation accuracy of ω s ^ is improved, and at the same time, the estimation accuracy of ω r ^ is also improved as compared with the conventional calculation using the set value Φ 2d *. Further, v 1q * or ω 1 * is corrected via the compensating element 15 in order to compensate the torque fluctuation of the electric motor due to the fluctuation of Φ. The output 16 of the compensation element 15 is ΔΦ (= Φ 2d * −Φ)
Is directly added to v 1q * to correct the fluctuation of the primary resistance drop. Also, the output 17 is ω instead of v 1q *.
1 * is corrected. In this case, v 1q * is controlled by the current regulator 8 so that i 1q = i 1q *, and Φ =
Ω 1 * is corrected to be Φ 2d *, and the torque fluctuation is compensated. In any of the compensation methods, v 1q * is compensated on the basis of the variation ΔΦ of the magnetic flux, and control is performed so that the vector relationship of FIG. 2 is maintained.

【0058】その他の補償法としては、ΔΦを用いて励
磁電流指令i1d* を修正し、磁束をΦ2d* になるように
制御する方法も考えられる。この場合、過渡時において
は、電圧,電流のベクトル関係を図2のように維持でき
ないが、定常的には磁束を一定に制御することができ
る。
As another compensation method, a method of correcting the exciting current command i 1d * by using ΔΦ and controlling the magnetic flux so as to be Φ 2d * can be considered. In this case, the vector relationship between the voltage and the current cannot be maintained in the transient state as shown in FIG. 2, but the magnetic flux can be constantly controlled to be constant.

【0059】このようにして、一次抵抗降下の影響が大
きくなり、ΦとΦ2d* が一致しなくなるような場合で
も、適切な補償要素を介してv1q*,ω1*あるいはi1d*
を修正することで両者を一致させることができ、高精度
なベクトル制御を維持することができる。
In this way, even if the influence of the primary resistance drop becomes large and Φ and Φ 2d * do not match, v 1q *, ω 1 * or i 1d * is passed through an appropriate compensation element.
Can be made to coincide with each other by correcting, and high-precision vector control can be maintained.

【0060】以上の結果、前述したような低速回転範囲
における速度とトルクの精度劣化の問題が解消される。
As a result, the problem of deterioration of accuracy of speed and torque in the low speed rotation range as described above is solved.

【0061】図8に本発明の他の実施例を示す。インバ
ータの出力電流瞬時値i1 を正弦波電流指令i1*へ追従
させる交流電流制御系を備えた速度センサなしベクトル
制御システムに、本発明を適用した例である。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. This is an example in which the present invention is applied to a vector control system without a speed sensor, which is provided with an AC current control system that causes the instantaneous output current i 1 of the inverter to follow the sine wave current command i 1 *.

【0062】図において、81は正弦波電流指令i1*に
比例した電流i1 を出力するインバータ、82は誘導電
動機、83は電流指令i1d*,i1q*、および位相基準θ
* に基づいて三相電流指令i1*を演算する座標変換器、
84はi1*とi1 の差を入力し、電圧指令v1*を出力す
る交流電流調節器、85はv1*をパルス幅変調信号に変
換し、インバータ出力電圧をPWM制御するPWM信号
発生器、86は電動機電流を検出する電流検出器、87
は電動機電圧の検出値v1 、あるいはその指令値v1*を
積分して求めた磁束を位相基準としてi1 を回転磁界座
標に変換し、トルク電流i1qを検出する電流成分検出
器、88はトルク電流の指令値i1q* と検出値i1qの差
に応じて速度推定値ωr^を出力する電流調節器、89
はi1q*に基づいてすべり周波数推定値ωs^を演算する
すべり周波数演算器、90はωr^とωs^を加算して求
めた周波数指令ω1*を積分し、位相基準信号θ*を出力
する位相演算器、91は速度指令ωr*を出力する速度指
令回路、92はωr*とωr^ の差に応じてi1q* を出力
し、速度制御を行う速度調節器、93は電動機電圧の検
出値v1 あるいはその指令値v1*を、θ* を基準に回転
磁界座標に変換し、d軸電圧v1dを検出する電圧成分検
出器、94はi1d*,i1q*に正弦波信号i1d″,i1q
を加算し、これにより生じるv1dの成分に基づいて磁束
の大きさΦを推定する磁束演算器、95はΦを用いてi
1q* を修正する際に用いる補償要素である。
In the figure, 81 is an inverter which outputs a current i 1 proportional to the sine wave current command i 1 *, 82 is an induction motor, 83 is current commands i 1d *, i 1q *, and a phase reference θ.
A coordinate converter that calculates a three-phase current command i 1 * based on *
84 is an AC current controller that inputs the difference between i 1 * and i 1 and outputs a voltage command v 1 *, and 85 is a PWM signal that converts v 1 * into a pulse width modulation signal and PWM-controls the inverter output voltage Generator, 86 is a current detector for detecting electric motor current, 87
Is a current component detector for detecting a torque current i 1q by converting i 1 into a rotating magnetic field coordinate with a magnetic flux obtained by integrating the detected value v 1 of the motor voltage or its command value v 1 * as a phase reference. Is a current controller that outputs an estimated speed value ω r ^ according to the difference between the torque current command value i 1q * and the detected value i 1q , 89
Is a slip frequency calculator for calculating the slip frequency estimated value ω s ^ based on i 1q *, and 90 is the frequency reference ω 1 * obtained by adding ω r ^ and ω s ^, and the phase reference signal θ * output phase computing units, 91 speed command circuit for outputting a speed command omega r *, 92 outputs i 1q * depending on the difference between ^ omega r * and omega r, speed regulator controlling the speed , 93 is a voltage component detector that detects the d-axis voltage v 1d by converting the detected value v 1 of the motor voltage or its command value v 1 * into a rotating magnetic field coordinate based on θ *, and 94 is i 1d *, i 1q * is a sine wave signal i 1d ″, i 1q
, And a magnetic flux calculator for estimating the magnitude Φ of the magnetic flux based on the component of v 1d generated by this.
This is a compensation element used when modifying 1q *.

【0063】次にこの制御システムの基本動作について
述べる。このシステムについても大きく三つの部分に分
けられる。第1の部分は出力電流制御部であり、座標変
換器83,電流調節器84,パルス幅変調器85、およ
び電流検出器86で構成される。座標変換器83におい
て、d−q軸の電流指令値i1d*,i1q*から三相の電流
指令値i1*が演算される。各相指令値は、互いに120
度ずつ位相が異なるのみであるから、u相電流指令値i
u*のみを示せば、数16である。
Next, the basic operation of this control system will be described. This system can also be roughly divided into three parts. The first part is an output current controller, which is composed of a coordinate converter 83, a current controller 84, a pulse width modulator 85, and a current detector 86. The coordinate converter 83 calculates a three-phase current command value i 1 * from the d-q axis current command values i 1d *, i 1q *. Each phase command value is 120
Since only the phases differ by degrees, the u-phase current command value i
If only u * is shown, then the number is 16.

【0064】[0064]

【数16】 [Equation 16]

【0065】電流調節器84において、i1*,i1 の差
に応じてv1*が演算される。さらに、PWM変調器85
において、v1*がパルス幅変調信号に変換され、これに
応じてインバータ1の出力電圧v1 が制御されるため、
1 はi1*に比例して制御される。この結果、i1 はi
1d*,i1q*、およびθ*に従い制御される。
In the current regulator 84, v 1 * is calculated according to the difference between i 1 * and i 1 . Furthermore, the PWM modulator 85
At, v 1 * is converted into a pulse width modulation signal, and the output voltage v 1 of the inverter 1 is controlled accordingly,
i 1 is controlled in proportion to i 1 *. As a result, i 1 becomes i
Controlled according to 1d *, i1q *, and θ *.

【0066】第2の部分は、速度推定部であり、電流成
分検出器87,電流調節器88,すべり周波数演算器8
9,位相演算器90から構成される。電流成分検出器8
7において、先ず、電流検出で用いる電動機磁束Φが数
17に従い計算される。
The second part is a speed estimator, which is a current component detector 87, a current controller 88, and a slip frequency calculator 8
9 and a phase calculator 90. Current component detector 8
In FIG. 7, first, the electric motor magnetic flux Φ used for current detection is calculated according to equation (17).

【0067】[0067]

【数17】 [Equation 17]

【0068】Φを振幅値|Φ|で割算し、振幅が一定で
正弦波の、磁束位相信号(sinθ,cosθ)が演算され
る。該信号を基準に数3(θ* をθに置換)に従い、i
1q が演算される。電流調節器88では、i1q*とi1q
差に基づいてωr^が演算される。すなわち、前述のよ
うにi1d*,i1q*に従いi1 が制御される条件下では、
1qとi1q* の差は、後述のθ* が磁束位相θと一致し
ないことが原因であり、これを修正するように電流調節
器88によりω1*が制御される。この結果、θ*=θが
成立し、ベクトル制御が正しく行われる。ベクトル制御
では電動機磁束Φ2dはトルク変化の影響を受けることな
く所定値Φ2d* に保たれるため、すべり周波数推定器8
9において数5(i1qをi1q*に置換)に従いωs^が正
しく推定される。また、ωr^(=ω1*−ωs^)につい
ても正しく推定される。尚、前記θ* は位相演算器90
においてω1*を積分して求められ、座標変換器83およ
び電圧成分検出器93の位相基準に用いられる。
Φ is divided by the amplitude value | Φ |, and a magnetic flux phase signal (sin θ, cos θ) having a constant amplitude and a sine wave is calculated. Based on the signal, according to equation 3 (replace θ * with θ), i
1q is calculated. In the current regulator 88, ω r ^ is calculated based on the difference between i 1q * and i 1q . That is, as described above, under the condition that i 1 is controlled according to i 1d *, i 1q *,
The difference between i 1q and i 1q * is caused by the fact that θ *, which will be described later, does not match the magnetic flux phase θ, and ω 1 * is controlled by the current regulator 88 to correct this. As a result, θ * = θ holds and vector control is performed correctly. In the vector control, the motor magnetic flux Φ 2d is maintained at the predetermined value Φ 2d * without being affected by the torque change.
In 9, the ω s ^ is correctly estimated according to the equation 5 (replace i 1q with i 1q *). In addition, ω r ^ (= ω 1 * -ω s ^) is also correctly estimated. The θ * is the phase calculator 90
Is obtained by integrating ω 1 * at, and used as the phase reference of the coordinate converter 83 and the voltage component detector 93.

【0069】第3の部分は、速度制御部であり、速度指
令回路91、および速度調節器92から構成される。速
度指令値ωr*とωr^ の差に基づき速度調節器92にお
いてi1q*が演算され、i1q*に従いトルクτeが数4に
従い制御されるため、ωr^がωr*に一致するように速
度制御が行われる。
The third part is a speed controller, which is composed of a speed command circuit 91 and a speed adjuster 92. I 1q * is calculated in the speed adjuster 92 based on the difference between the speed command values ω r * and ω r ^, and the torque τ e is controlled according to equation 1 according to the equation 4, so that ω r ^ becomes ω r *. Speed control is performed so that they match.

【0070】以上が本速度センサなしベクトル制御の基
本動作である。しかし、このものにおいても、一次抵抗
の変動により、特に低周波数運転において制御精度が劣
化する。これは電流成分検出器87において磁束Φを演
算する際、数17が示すように電動機定数(r1
σ)が実際の値と一致しない場合にはΦに誤差を生じ
るためである。磁束の推定誤差によりi1qにも検出誤差
を生じ、θ* =θが成立せず、ベクトル制御が不完全と
なる。このようにして、先の実施例と同様に速度とトル
クの制御精度が劣化する。
The above is the basic operation of the vector control without the speed sensor. However, even in this case, the control accuracy is deteriorated due to the fluctuation of the primary resistance, especially in low frequency operation. This is because when the magnetic flux Φ is calculated in the current component detector 87, the motor constant (r 1 ,
This is because Φ has an error when L σ ) does not match the actual value. A detection error also occurs in i 1q due to the magnetic flux estimation error, and θ * = θ does not hold, resulting in incomplete vector control. In this way, the speed and torque control accuracy deteriorates as in the previous embodiment.

【0071】そこで本実施例では、電圧成分検出器9
3、および磁束演算器94を付加し、この問題を解決す
る。図9に磁束演算器94の演算内容の概要を示す。図
において、101は二相正弦波信号(sinωt,cosωt)
を出力する信号発生器、102は信号sinωtを入力
し、モード1,2,3に応じて(1/√2)sinωt,
(1/√2)sinωt,sinωtの各信号を出力するスイ
ッチ回路、103はモード1,2,3に応じて、(1/
√2)sinωt,−(1/√2)sinωt,0の各信号を
出力するスイッチ回路、104は電圧v1dと信号(cosω
t)を乗算する乗算器、105は乗算器104の出力を
積分する積分器、106は積分器105の出力値に基づ
いて各モードにおけるインダクタンス値Lσ1,Lσ2
σ3 を計測するインダクタンス演算器、107は各L
σに基づいて電動機磁束Φを演算する演算器である。
Therefore, in this embodiment, the voltage component detector 9
3 and a magnetic flux calculator 94 are added to solve this problem. FIG. 9 shows the outline of the calculation contents of the magnetic flux calculator 94. In the figure, 101 is a two-phase sine wave signal (sinωt, cosωt)
The signal generator 102 outputs the signal sin ωt, and (1 / √2) sin ωt,
(1 / √2) A switch circuit that outputs signals sin ωt and sin ωt, and 103 corresponds to modes (1, 2 and 3) (1 /
√2) sinωt, − (1 / √2) sinωt, a switch circuit that outputs each signal of 0, 104 is a voltage v 1d and a signal (cosω
t) a multiplier, 105 an integrator that integrates the output of the multiplier 104, and 106 an inductance value L σ1 , L σ2 in each mode based on the output value of the integrator 105.
An inductance calculator for measuring L σ3 , and 107 for each L
It is a calculator that calculates the electric motor magnetic flux Φ based on σ .

【0072】次に、磁束演算の原理、および内容につい
て説明する。この基本概念は先述のものと変わらない。
また、演算器107の演算内容も図3の演算器39と同
一であるので、Lσ1,Lσ2,Lσ3を求めるまでの内
容について述べる。
Next, the principle and contents of the magnetic flux calculation will be described. This basic concept is the same as that described above.
Further, since the content of operation of the arithmetic unit 107 are also the same as the operation unit 39 of FIG. 3, described contents until obtaining the L σ1, L σ2, L σ3 .

【0073】今、電動機に基本波と異なる周波数の正弦
波電流i(=sinωt)を流し、これより発生する交流電
圧vを観測する。iの角周波数ωが二次時定数T2 の逆
数より、十分高い条件では、v/iの伝達関数は一次進
み系で近似できるため、vは数18で示される。
Now, a sine wave current i (= sinωt) having a frequency different from the fundamental wave is passed through the electric motor, and the AC voltage v generated from this is observed. Under the condition that the angular frequency ω of i is sufficiently higher than the reciprocal of the quadratic time constant T 2 , the transfer function of v / i can be approximated by a first-order lead system, so v is expressed by the following equation 18.

【0074】[0074]

【数18】 v=(Rσ+jωLσ)i …(数18) 一方、検出したvをiを基準にフーリエ変換し、iに同
相な成分、および90°位相差成分を求め、それぞれが数
18の右辺第1項、および第2項に等しいとおいて、L
σを求めると、数19である。
V = (R σ + jωL σ ) i (Equation 18) On the other hand, the detected v is Fourier-transformed with i as a reference, and a component in-phase with i and a 90 ° phase difference component are obtained, each of which is a number. 18 is equal to the first term and the second term on the right side of L
When σ is obtained, it is Formula 19.

【0075】[0075]

【数19】 [Formula 19]

【0076】ここで、|i|は電流の大きさであり、予
め設定される量である。
Here, | i | is the magnitude of the current, which is a preset amount.

【0077】以上のように、先の実施例との違いは、先
のものでは交流電圧vを巻線に印加し、これにより流れ
る電流iからLσを計測したのに対し、本実施例では交
流電流iを巻線に流し、これより発生する電圧vから計
測するところにある。これ以降の演算、すなわち、φ=
φ1+π/4,φ1−π/4,φ1 の3巻線に順にiを流
し、それぞれのvからLσ1,Lσ2,Lσ3 を計測し、
Φを演算する内容については先の実施例と同様である。
すなわち、図9において、スイッチ回路102,103
により、前述のように各モード毎に決定されたi1d″,
1q″がi1d*,i1q* に加算されて、電動機電流i1
に前述の正弦波電流iが重畳される。この結果、各モー
ドにおいて図7に示すモード1,2,3の方向に交番電
流iが流れ、これに応じて各方向に交番電圧vが発生す
る。vはd軸上では同位相の量として観測されるため、
vはd軸電圧v1dから検出可能である。v1dは数20に
従い演算検出される。
As described above, the difference from the previous embodiment is that in the previous embodiment, the AC voltage v is applied to the winding and the current i flowing therethrough is used to measure L σ. An alternating current i is passed through the winding, and the voltage v generated from this is measured. Subsequent operations, that is, φ =
i is sequentially passed through three windings of φ 1 + π / 4, φ 1 −π / 4, φ 1 , and L σ1 , L σ2 , and L σ3 are measured from each v,
The content of calculating Φ is the same as in the previous embodiment.
That is, in FIG. 9, the switch circuits 102 and 103
, I 1d ″ determined for each mode as described above,
i 1q ″ is added to i 1d *, i 1q * to obtain the motor current i 1
The above-mentioned sine wave current i is superimposed on. As a result, in each mode, the alternating current i flows in the directions of modes 1, 2, and 3 shown in FIG. 7, and accordingly, the alternating voltage v is generated in each direction. Since v is observed as an in-phase quantity on the d-axis,
v can be detected from the d-axis voltage v 1d . v 1d is calculated and detected according to the equation (20).

【0078】[0078]

【数20】 (Equation 20)

【0079】乗算器104,積分器105およびインダ
クタンス演算器106において、v1dと信号(cosω
t)に基づいて、数18の演算を行い、順次Lσ1,L
σ2,Lσ3 を求めることができる。そして、該各Lσ
に基づいて、演算器107においてΦが演算される。こ
の内容については、図3の演算器38と同一であるの
で、説明を省略する。
In the multiplier 104, the integrator 105 and the inductance calculator 106, v 1d and the signal (cosω
Based on t), the operation of Equation 18 is performed, and L σ1 , L
It is possible to obtain σ2 and L σ3 . Then, each L σ
Based on the above, Φ is calculated in the calculator 107. Since the contents are the same as those of the arithmetic unit 38 of FIG. 3, the description thereof will be omitted.

【0080】次に、図8に示すシステム全体の動作につ
いて説明する。システムの基本動作は先述した通りであ
る。電動機定数の変動による精度劣化を解決するため、
磁束演算器94が付加されているが、その出力演算値Φ
は、電動機の運転状態とは無関係に計測される。Φは、
すべり周波数演算器89においてωs^ の演算に用いら
れ、この結果ωs^,ωr^の推定精度が改善される。
Next, the operation of the entire system shown in FIG. 8 will be described. The basic operation of the system is as described above. In order to solve the accuracy deterioration due to the fluctuation of the motor constant,
A magnetic flux calculator 94 is added, but its output calculation value Φ
Is measured regardless of the operating state of the electric motor. Φ is
It is used in the calculation of ω s ^ in the slip frequency calculator 89, and as a result, the estimation accuracy of ω s ^ and ω r ^ is improved.

【0081】この実施例における一次抵抗の変動は、電
流成分検出器87での磁束演算に演算誤差を生じさせ
る。この結果、i1qが検出誤差を含むため、それを補償
する必要がある。補償方法としては、図8のように、Δ
Φ(=Φ2d*−Φ)を補償要素95を介してi1q* に加
え、i1qを修正する方法と、ΔΦに応じて電流成分検出
器87の磁束演算器(磁束位相)に修正を加える方法が
考えられる。この場合、i1q* の極性を考慮して補償す
る必要がある。
The fluctuation of the primary resistance in this embodiment causes a calculation error in the magnetic flux calculation in the current component detector 87. As a result, i 1q includes a detection error, which needs to be compensated. As a compensation method, as shown in FIG.
Φ (= Φ 2d * −Φ) is added to i 1q * via the compensating element 95, and i 1q is modified, and the flux calculator (flux phase) of the current component detector 87 is modified according to ΔΦ. A possible method is to add it. In this case, it is necessary to compensate for the polarity of i 1q *.

【0082】また、ΔΦに応じて励磁電流指令i1d* を
修正する補償法も考えられる。この場合、定常的にΦ2d
* とΦを一致させることができるが、過渡時には両者を
一致させることはできない。しかし、電動機が無負荷近
傍で運転されている場合は、励磁電流指令i1d* を修正
する方が、安定性が増す。
Also, a compensating method for correcting the exciting current command i 1d * according to ΔΦ can be considered. In this case, Φ 2d
* And Φ can be matched, but they cannot be matched during a transition. However, when the electric motor is operated in the vicinity of no load, it is more stable to correct the exciting current command i 1d *.

【0083】以上より、一次抵抗変動によりΦ2d*≠Φ
となる場合でも、Φを用いて適切な補償を加えることに
よりΦ2d*=Φ とすることができ、ベクトル制御を高精
度に行うことができる。すなわち、本実施例において
も、先の実施例と同様に、零速度を含む全範囲で速度と
トルクの高精度制御を行うことができる。
From the above, Φ 2d * ≠ Φ due to primary resistance fluctuation
Even in such a case, Φ 2d * = Φ can be obtained by adding appropriate compensation using Φ, and vector control can be performed with high accuracy. That is, also in the present embodiment, similar to the previous embodiment, high-accuracy control of speed and torque can be performed in the entire range including zero speed.

【0084】次に本発明のもう一つの目的である速度セ
ンサ付ベクトル制御における二次抵抗変動の補償法につ
いて、特に零速度を含め補償が可能であり、電動機取付
けの温度センサが不要な方法について述べる。
Next, another method of compensating for the secondary resistance fluctuation in vector control with a speed sensor, which is another object of the present invention, is a method in which compensation is possible especially including zero speed and a temperature sensor attached to a motor is unnecessary. Describe.

【0085】図10は本発明適用の他の実施例である電
圧制御形ベクトル制御システムを示す。図において、
1,2,4〜7,11は図1に示す同一番号のものと同
一物であるので説明を省略する。121は、磁束の大き
さΦを計算する磁束演算器、122,123は電流偏差
1d*−i1dおよびi1q*−i1qのおのおのに応じた値を
出力する電流調節器、124は電動機の回転速度ωr
検出する速度検出器、125はωr*とωr の差に応じて
1q* を出力し速度制御を行う速度調節器、126は電
流指令i1d*,i1q*および角周波数ω1 に基づいて電圧
指令v1d* ,v1q*の誘導起電力成分を演算する非干渉
制御器、127はi1q*に係数を乗算してすべり周波数
指令ωs*を出力する、すべり周波数演算器、128は前
記係数として用いる二次抵抗値r2*を設定する二次抵抗
設定器、129はΔΦに応じた信号を128の出力に加
算し、r2*を修正する際に用いる補償要素、130はΔ
Φを用いてω1*を修正する際に用いる補償要素である。
FIG. 10 shows a voltage control type vector control system which is another embodiment of the present invention. In the figure,
The reference numerals 1, 2, 4 to 7 and 11 are the same as those shown in FIG. 121 is a magnetic flux calculator for calculating the magnitude Φ of magnetic flux, 122 and 123 are current regulators for outputting values corresponding to the respective current deviations i 1d * -i 1d and i 1q * -i 1q , and 124 is a motor. Is a speed detector for detecting the rotation speed ω r , 125 is a speed controller that outputs i 1q * according to the difference between ω r * and ω r , and controls the speed, and 126 is a current command i 1d *, i 1q * And a non-interference controller 127 that calculates induced electromotive force components of the voltage commands v 1d * and v 1q * based on the angular frequency ω 1 and outputs a slip frequency command ω s * by multiplying i 1q * by a coefficient. , A slip frequency calculator, 128 is a secondary resistance setter for setting the secondary resistance value r 2 * used as the coefficient, and 129 is a signal for adding ΔΦ to the output of 128 to correct r 2 *. Is a compensation element, and 130 is Δ
It is a compensation element used when ω 1 * is modified using Φ.

【0086】次にこの制御システムの動作を述べる。シ
ステムは大別して4つの部分に分けられる。第一の部分
は出力電圧制御部であり、非干渉制御器126,座標変
換器4およびパルス幅変調器5で構成される。
Next, the operation of this control system will be described. The system is roughly divided into four parts. The first part is an output voltage controller, which is composed of a non-interference controller 126, a coordinate converter 4 and a pulse width modulator 5.

【0087】非干渉制御器126において、数21に従
い、電動機電圧の誘導起電力成分e1d*,e1q*が演算さ
れる。
In the non-interference controller 126, the induced electromotive force components e 1d *, e 1q * of the motor voltage are calculated according to the equation (21).

【0088】[0088]

【数21】 [Equation 21]

【0089】e1d*,e1q*に電流調節器122,123
の出力が加算され、電圧指令v1d*,v1q* が演算され
る。座標変換器4およびパルス幅変調器5により、図1
の実施例と同様にして、インバータ出力電圧v1 が制御
される。
The current regulators 122 and 123 are added to e 1d * and e 1q *.
Are added, and the voltage commands v 1d *, v 1q * are calculated. With the coordinate converter 4 and the pulse width modulator 5, FIG.
The inverter output voltage v 1 is controlled in the same manner as in the above embodiment.

【0090】第2の部分は電流制御部であり、電流検出
器6,電流成分検出器7および二つの電流制御器12
2,123から構成される。電流成分検出器7において
図1の実施例と同様にして電流成分i1d,i1qが検出さ
れる。電流調整器122,123により、i1d,i1q
各制御偏差に応じてv1d*,v1q*が修正されるため、i
1dはi1d*に、i1qはi1q*に一致するように制御され
る。この時、電動機発生トルクτe は前記数4で示さ
れ、i1q* に比例して制御される。
The second part is a current controller, which includes the current detector 6, the current component detector 7 and the two current controllers 12.
It is composed of 2,123. The current component detector 7 detects the current components i 1d and i 1q in the same manner as in the embodiment of FIG. Since the current regulators 122 and 123 correct v 1d * and v 1q * according to the respective control deviations of i 1d and i 1q , i
1d is controlled to match i 1d *, and i 1q is controlled to match i 1q *. At this time, the motor-generated torque τ e is expressed by the above-mentioned equation 4, and is controlled in proportion to i 1q *.

【0091】第3の部分は速度制御部であり、速度指令
回路11,速度検出器124および速度調節器125か
ら構成される。速度偏差ωr*−ωrに応じてi1q*が演算
され、前述のようにi1q* に比例してトルクτe が制御
されるため、ωr はωr*に一致するように速度制御が行
われる。
The third part is a speed controller, which is composed of the speed command circuit 11, the speed detector 124 and the speed adjuster 125. I 1q * is calculated according to the velocity deviation ω r * −ω r , and the torque τ e is controlled in proportion to i 1q * as described above, so that ω r is equal to ω r * Control is performed.

【0092】第4の部分はすべり周波数制御部であり、
すべり周波数演算器127,二次抵抗設定器128で構
成される。演算器126において数22に従いすべり周
波数指令ωs*が演算される。
The fourth part is a slip frequency control section,
It is composed of a slip frequency calculator 127 and a secondary resistance setter 128. The slip frequency command ω s * is calculated by the calculator 126 according to the equation (22).

【0093】[0093]

【数22】 [Equation 22]

【0094】次にωr とωs*を加算しω1 を求め、さら
に位相演算器10においてω1 を積分してθが求められ
る。
[0094] Next omega r and omega s * a seek to omega 1 addition, theta is obtained by further integrating the omega 1 at the phase calculator 10.

【0095】以上が速度センサ付ベクトル制御の基本動
作である。ところで、すべり周波数ωs*は、数22に示
したように二次抵抗設定値r2*を用いて演算しているた
め、電動機二次巻線の温度変化により二次抵抗が変動す
ると、ωs*が誤差を含み、磁束、およびトルクを指令値
(i1d*,i1q*)に従い制御することができず、高精度
制御が行えない。
The above is the basic operation of the vector control with speed sensor. By the way, since the slip frequency ω s * is calculated by using the secondary resistance setting value r 2 * as shown in Formula 22, when the secondary resistance changes due to the temperature change of the motor secondary winding, Since s * contains an error, the magnetic flux and torque cannot be controlled according to the command values (i 1d *, i 1q *), and high-precision control cannot be performed.

【0096】そこで本実施例では、磁束演算器121を
付加し、この問題を解決する。すなわち、図1の実施例
と同様に磁束演算器を用いて磁束Φを演算し、ΔΦ(=
Φ2d*−Φ)を用いて二次抵抗の変動分を修正する。具
体的には、補償要素129を介してr2*の設定値を修正
し、すべり周波数を補正するか、あるいは補償要素130
を介して直接ω1 を修正する。この結果、ωs*は正しく
設定され、磁束、およびトルクを指令値に従い高精度に
制御することができる。
Therefore, in this embodiment, a magnetic flux calculator 121 is added to solve this problem. That is, the magnetic flux Φ is calculated using the magnetic flux calculator as in the embodiment of FIG. 1, and ΔΦ (=
Φ 2d * −Φ) is used to correct the fluctuation of the secondary resistance. Specifically, the set value of r 2 * is corrected via the compensating element 129 to correct the slip frequency, or the compensating element 130 is used.
Correct ω 1 directly via. As a result, ω s * is set correctly, and the magnetic flux and torque can be controlled with high accuracy according to the command value.

【0097】図11は本発明の他の実施例を示すベクト
ル制御システムの構成図である。インバータの出力瞬時
値i1 をフィードバック制御する交流電流制御系を備え
たベクトル制御システムにおいて二次抵抗変動補償を行
うために本発明を適用した例である。図において、81
〜86,90,91,93,94は図8に示す同一番号
のものと同一物であるので説明を省略する。また、12
4,125,127〜130は図10に示す同一番号の
ものと同一物であるので説明を省略する。
FIG. 11 is a block diagram of a vector control system showing another embodiment of the present invention. This is an example in which the present invention is applied to perform secondary resistance variation compensation in a vector control system including an AC current control system for feedback controlling the output instantaneous value i 1 of the inverter. In the figure, 81
Since ~ 86, 90, 91, 93, and 94 are the same as those of the same numbers shown in FIG. Also, 12
4, 125, 127 to 130 are the same as those having the same numbers shown in FIG.

【0098】次に、この制御システムの動作について述
べる。電流制御については、図1のそれに、速度制御に
ついては図10のそれに同じである。また、磁束演算に
ついては図8のそれに同じであるので、概要について述
べる。
Next, the operation of this control system will be described. The current control is the same as that of FIG. 1 and the speed control is the same as that of FIG. Moreover, since the magnetic flux calculation is the same as that of FIG. 8, an outline will be described.

【0099】トルク電流指令値i1q*と励磁電流指令値
1d*に基づいて、座標変換器83において演算された
交流電流指令値i1*に従い、インバータ81の出力電流
1 が制御される。また、回転速度ωr とすべり周波数
指令値ωs*の加算値ω1*によりインバータ出力周波数が
制御される。すべり周波数は前述の数22に従い制御さ
れるが、二次抵抗値r2 が変動すると磁束位相がθに一
致しなくなり、高精度制御が行えない。そこで磁束位置
演算器94を付加し、前述と同様にして磁束Φを求め、
ΔΦを補償要素129を介してr2*を修正する、あるい
はΔΦを補償要素130を介してω1*を修正する。これ
により前記実施例と同様に、高精度制御が行える。
The output current i 1 of the inverter 81 is controlled according to the AC current command value i 1 * calculated in the coordinate converter 83 based on the torque current command value i 1q * and the exciting current command value i 1d *. . Further, the inverter output frequency is controlled by the added value ω 1 * of the rotation speed ω r and the slip frequency command value ω s *. The slip frequency is controlled according to the above-mentioned equation 22, but if the secondary resistance value r 2 fluctuates, the magnetic flux phase will not coincide with θ and high-precision control cannot be performed. Therefore, a magnetic flux position calculator 94 is added to obtain the magnetic flux Φ in the same manner as described above.
ΔΦ modifies r 2 * via compensation element 129 or ΔΦ modifies ω 1 * via compensation element 130. As a result, high-precision control can be performed as in the above-described embodiment.

【0100】以上より、二次抵抗変動により、磁束位置
と座標軸にずれが生じる場合でも、磁束位置を座標軸に
一致させることができ、特に従来では困難であった零速
度付近での補償を行うことができる。
As described above, even if the magnetic flux position and the coordinate axis are deviated due to the secondary resistance fluctuation, the magnetic flux position can be matched with the coordinate axis, and it is possible to perform compensation in the vicinity of zero velocity, which was difficult in the past. You can

【0101】なお、前記実施例では、磁束演算器を運転
中において常時動作させ、二次抵抗変動補償を行うよう
にしているが、高速回転範囲では従来の補償法、例えば
誘導起電力あるいは電動機磁束の変動に基づいてすべり
周波数を修正する方法を用いても、十分な補償精度が得
られるため、高速回転範囲では磁束演算器の動作を休止
させ、従来通りの補償を行うようにしても、当然ながら
前記実施例と同じ効果が得られる。
In the above embodiment, the magnetic flux calculator is always operated during operation to compensate for the secondary resistance fluctuation. However, in the high speed rotation range, a conventional compensation method such as induced electromotive force or motor magnetic flux is used. Even if you use the method to correct the slip frequency based on the fluctuation of, the sufficient compensation accuracy can be obtained, so even if you suspend the operation of the magnetic flux calculator in the high-speed rotation range and perform the conventional compensation, However, the same effect as the above embodiment can be obtained.

【0102】また、これまでの実施例では、磁束演算を
回転座標であるd−q軸上で行っているが、固定座標で
あるα−β軸上で行っても全く同様な効果が得られる。
Further, in the above-described embodiments, the magnetic flux calculation is performed on the dq axes which are the rotating coordinates, but the same effect can be obtained even when it is performed on the α-β axes which are the fixed coordinates. .

【0103】以上のように本発明によれば、零速度近傍
を含む全速度範囲で高精度速度制御が行える速度センサ
なしベクトル制御システムおよび零速度近傍を含む全速
度範囲で電動機定数(二次抵抗)変動補償が行える(速
度センサ付)ベクトル制御システムを提供することがで
きる。
As described above, according to the present invention, a vector control system without a speed sensor capable of performing highly accurate speed control in the entire speed range including the vicinity of zero speed, and a motor constant (secondary resistance) in the entire speed range including the vicinity of zero speed. ) It is possible to provide a vector control system (with a speed sensor) that can perform fluctuation compensation.

【0104】次に、本発明の磁束位置演算法ならびにそ
れを用いた電動機制御法を各種システムに適用した場合
の実施例について説明する。
Next, examples of applying the magnetic flux position calculation method of the present invention and the motor control method using the same to various systems will be described.

【0105】本発明による誘導機の磁束演算は、基本的
には図12、並びに図13に示す装置により実現でき
る。図12において、150はベクトル制御装置(速度
センサなし、あるいは速度センサ付)やV/F制御装置
のような誘導機に加わる最終的な指令電圧を出力する指
令値発生器、151は電圧指令に応じた電圧を出力する
インバータやリニアアンプなどの励磁器、152は誘導
機の一次電流検出用の電流センサ、153は誘導電動
機、154は同定電圧vh*を発生し、そのvh*と誘導機
一次電流から磁束Φを演算する磁束演算器、1541は
誘導機一次電流から同定電圧の周波数と同一の電流成分
h のみを抽出するフィルタなどの信号抽出器、154
2はvh*とih から誘導機の磁束Φを演算する磁束演算
器である。
The magnetic flux calculation of the induction machine according to the present invention can be basically realized by the apparatus shown in FIGS. In FIG. 12, 150 is a command value generator that outputs a final command voltage applied to an induction machine such as a vector control device (without a speed sensor or with a speed sensor) or a V / F control device, and 151 is a voltage command. An exciter such as an inverter or a linear amplifier that outputs a corresponding voltage, 152 is a current sensor for detecting the primary current of an induction machine, 153 is an induction motor, and 154 generates an identification voltage v h * and the induction voltage v h * A magnetic flux calculator for calculating the magnetic flux Φ from the machine primary current, 1541 is a signal extractor such as a filter for extracting only the current component i h having the same frequency as the identification voltage from the induction machine primary current, 154
Reference numeral 2 denotes a magnetic flux calculator that calculates the magnetic flux Φ of the induction machine from v h * and i h .

【0106】同様に図13において、160はベクトル
制御装置(速度センサなし、あるいは速度センサ付)や
すべり周波数制御装置のような誘導機に加わる最終的な
指令電流を出力する指令値発生器、161は電流指令に
応じた電流を出力するインバータやリニアアンプなどの
励磁器、162は誘導機の一次電圧検出用の電圧セン
サ、153は誘導電動機、163は同定電流ih*を発生
し、そのih*と誘導機一次電流から磁束Φを演算する磁
束演算器、1631は誘導機一次電圧から同定電流の周
波数と同一の電圧成分vh のみを抽出するフィルタなど
の信号抽出器、1632はih*とvh から誘導機の磁束
Φを演算する磁束演算器である。
Similarly, in FIG. 13, reference numeral 160 denotes a command value generator 161 for outputting a final command current applied to an induction machine such as a vector controller (without speed sensor or with speed sensor) and slip frequency controller. Is an exciter such as an inverter or a linear amplifier that outputs a current according to a current command, 162 is a voltage sensor for detecting the primary voltage of an induction machine, 153 is an induction motor, and 163 generates an identification current i h *. A magnetic flux calculator that calculates the magnetic flux Φ from h * and the induction machine primary current, 1631 is a signal extractor such as a filter that extracts only the voltage component v h that is the same as the frequency of the identified current from the induction machine primary voltage, and 1632 is i h It is a magnetic flux calculator that calculates the magnetic flux Φ of the induction machine from * and v h .

【0107】図12あるいは図13を用いて、これまで
述べた計算法により、電動機内部の磁束Φを求めること
ができる。また、図12と図13を組み合わせ、電流セ
ンサと電圧センサの両方を備えて、それらの値から磁束
位置の演算を行うことも可能であり、むしろその方が精
度的に優れたものになる。図12と図13の1541と
1542,1631と1632は、数7から数14に代
表される磁束演算アルゴリズムを実現する装置である。
The magnetic flux Φ inside the motor can be obtained by the calculation method described so far with reference to FIG. 12 or FIG. It is also possible to combine FIG. 12 and FIG. 13 and provide both a current sensor and a voltage sensor, and to calculate the magnetic flux position from those values, which is rather superior in accuracy. Reference numerals 1541 and 1542, 1631 and 1632 in FIGS. 12 and 13 are devices for realizing the magnetic flux calculation algorithm represented by the equations 7 to 14.

【0108】図14は、磁束演算器を導入したACサー
ボシステムの実施例である。このシステムを用いること
により、始動時,低速時における制御応答が改善され
る。図14において、170は位置指令p* を発生する
位置指令発生器、171は実際の位置pと位置指令p*
より速度指令値を演算する位置制御器、172は位置制
御器171の出力である速度指令と、磁束演算器からの
磁束情報Φ(あるいはΦに関係した値)を用いてインバ
ータへの指令電圧を計算する速度制御器、173は入力
指令電圧v1*に従って電圧を誘導機に印加するインバー
タ、174は誘導機により駆動される機械系システム
(制御対象)、175は制御目的の位置を検出する位置
センサである。また、152,153,154は図12
に従う。
FIG. 14 shows an embodiment of an AC servo system incorporating a magnetic flux calculator. By using this system, the control response at the time of starting and low speed is improved. In FIG. 14, 170 is a position command generator that generates a position command p *, and 171 is an actual position p and a position command p *.
The position controller 172 calculates a speed command value more, and 172 uses the speed command output from the position controller 171 and the magnetic flux information Φ (or a value related to Φ) from the magnetic flux calculator to generate a command voltage to the inverter. A speed controller for calculation, 173 is an inverter for applying a voltage to the induction machine according to the input command voltage v 1 *, 174 is a mechanical system system (control target) driven by the induction machine, and 175 is a position for detecting the position of the control purpose. It is a sensor. Also, 152, 153 and 154 are shown in FIG.
Follow

【0109】誘導電動機のサーボシステムは、スピンド
ル駆動用などに用いられている。このものでは高速回転
のため、機械強度上から電動機の速度センサ取付けが問
題となる。このため、速度センサの不要化が望まれてい
る。スピンドル駆動では、低速度域から十分なトルクが
要求されるが、図14に示すサーボシステムを用いれ
ば、速度センサなしでこれに応じることができ、高応答
な位置制御が実現できる。
The servo system of the induction motor is used for driving the spindle. Since this type of motor rotates at a high speed, mounting the speed sensor of the electric motor becomes a problem from the mechanical strength viewpoint. Therefore, it is desired to eliminate the need for a speed sensor. In the spindle drive, sufficient torque is required from the low speed range, but if the servo system shown in FIG. 14 is used, it is possible to comply with this without a speed sensor, and high-responsive position control can be realized.

【0110】図15は、磁束演算器を導入した圧延機ド
ライブシステムの実施例である。このシステムを用いる
ことにより、速度センサなしで高い圧延精度の実現が可
能となる。図15において、180は電動機の速度指令
ωr*を発生する速度指令発生器、181は電動機速度ω
r 、速度指令ωr*、磁束演算器からの磁束情報Φ(ある
いはΦに関係した値)を用いてインバータへの指令電圧
を計算する速度制御器(ベクトル制御器など)、182
は電動機一次電流から電動機速度を推定する速度演算
器、183は誘導機により駆動される圧延機システムで
ある。また、152,153,154,173は図14に
従う。
FIG. 15 shows an embodiment of a rolling mill drive system incorporating a magnetic flux calculator. By using this system, high rolling accuracy can be realized without a speed sensor. In FIG. 15, reference numeral 180 is a speed command generator for generating a speed command ω r * of the electric motor, and 181 is the speed of the electric motor ω.
r , speed command ω r *, speed controller (vector controller, etc.) that calculates the command voltage to the inverter using the magnetic flux information Φ (or a value related to Φ) from the magnetic flux calculator, 182
Is a speed calculator that estimates the motor speed from the motor primary current, and 183 is a rolling mill system driven by an induction machine. Also, 152, 153, 154 and 173 follow FIG.

【0111】現在、鉄鋼プロセスラインなどには、速度
センサ付ベクトル制御誘導機が多数使用されている。し
かし、電動機の設置場所が埃,振動,熱(温度上昇)な
どを伴うような悪環境の場合が多く、このため電動機取
付けの速度センサは過酷な条件に置かれることとなり、
これに故障が多く発生する。また電動機の設置場所によ
ってはメンテナンスが困難な場合もあり、修復に多大な
時間がかかる。このため、速度センサなしの電動機制御
システムの適用が注目されている。従来では低速度域に
おいて、速度の制御精度が低く、このため、同一ライン
で用いる電動機間にトルクの不均一を生じ、円滑な運転
が行えないという制御性能上の問題があった。
At present, a large number of vector control induction machines with speed sensors are used in steel process lines and the like. However, the location where the motor is installed is often in a bad environment where dust, vibration, heat (temperature rise), etc. accompany it, and therefore the speed sensor mounted on the motor is placed under severe conditions.
Many failures occur in this. Further, maintenance may be difficult depending on the installation location of the electric motor, and it takes a lot of time to restore the electric motor. For this reason, the application of a motor control system without a speed sensor is drawing attention. Conventionally, there is a problem in control performance that the speed control accuracy is low in the low speed range, and therefore torque nonuniformity occurs between electric motors used in the same line, and smooth operation cannot be performed.

【0112】これに対し本発明による圧延機ドライブシ
ステムによれば、零速度を含む全速度範囲で高精度制御
が行えるため、上述の問題が解決し、速度センサなしに
よるメンテナンスフリー化が実現される。
On the other hand, according to the rolling mill drive system of the present invention, since the high-precision control can be performed in the entire speed range including the zero speed, the above-mentioned problem is solved and the maintenance-free operation without the speed sensor is realized. .

【0113】図16は、磁束演算器を導入したトルク制
御系の実施例であり、システムとしては電車,電気自動
車などが挙げられる。このシステムを用いることによ
り、高効率化,電動機の小形化が実現できるようにな
る。
FIG. 16 shows an embodiment of a torque control system incorporating a magnetic flux calculator, and examples of the system include electric trains and electric vehicles. By using this system, high efficiency and downsizing of the electric motor can be realized.

【0114】図16において、190は電動機のトルク
電流指令i1q* を発生するトルク電流指令発生器、19
1は実際の電動機トルク電流i1q,トルク電流指令i1q
* ,磁束演算器からの磁束情報Φ(あるいはΦに関係し
た値)を用いてインバータへの指令電圧を計算するトル
ク電流制御器、192は電動機一次電流から電動機トル
クを推定するトルク電流演算器、193は誘導機により
駆動される電車、あるいは電気自動車の駆動系である。
また、152,153,154,173は図14に従
う。
In FIG. 16, reference numeral 190 is a torque current command generator for generating a torque current command i 1q * for the electric motor, and 19
1 is the actual motor torque current i 1q , torque current command i 1q
*, A torque current controller that calculates the command voltage to the inverter using the magnetic flux information Φ (or a value related to Φ) from the magnetic flux calculator, 192 is a torque current calculator that estimates the motor torque from the motor primary current, Reference numeral 193 is a drive system of a train or an electric vehicle driven by an induction machine.
Also, 152, 153, 154 and 173 follow FIG.

【0115】電車および電気自動車は、始動加速時など
低速運転においても十分なトルクが要求されるが、特に
上り坂発進などでは重力に打ち勝つ必要から、零速度に
おいても十分なトルクが必要とされる。このため従来で
は電動機速度を検出し、これを用いてインバータ出力周
波数を制御する、速度センサ付システムが用いられてい
る。
Electric trains and electric vehicles are required to have sufficient torque even at low speed operation such as start-up acceleration. However, especially when starting uphill, it is necessary to overcome gravity. Therefore, sufficient torque is required even at zero speed. . Therefore, conventionally, a system with a speed sensor has been used which detects the motor speed and controls the inverter output frequency using this.

【0116】しかし電動機の取付け場所の関係から、振
動が多く、速度センサの信頼性に問題があるため、速度
センサの不要化が望まれている。本発明によれば、零速
度を含む全速度範囲で速度センサなしで十分なトルクが
得られることから、高信頼システムを実現することがで
きる。また、低速度領域においても、トルク分電流と実
トルクの間の比例関係が保たれるため、不必要な電流を
流す必要がなく、システムの高効率化,電動機の小形化
が実現できる。
However, because of the mounting location of the electric motor, there are many vibrations and there is a problem with the reliability of the speed sensor. Therefore, it is desired to eliminate the need for the speed sensor. According to the present invention, since a sufficient torque can be obtained without a speed sensor in the entire speed range including zero speed, a highly reliable system can be realized. Further, even in the low speed region, since the proportional relationship between the torque current and the actual torque is maintained, it is not necessary to supply an unnecessary current, so that the system efficiency can be improved and the electric motor can be downsized.

【0117】また、速度センサ付システムの場合でも、
本発明による速度センサレスベクトル制御を速度センサ
の故障時のバックアップとして常備することで、システ
ムの信頼性が向上する。
Further, even in the case of a system with a speed sensor,
The reliability of the system is improved by always providing the speed sensorless vector control according to the present invention as a backup when the speed sensor fails.

【0118】図17は、磁束演算器を導入したエレベー
タシステムである。このシステムを用いることにより、
システム構成の簡単化,小形化などが実現できるように
なる。同図において、200はエレベータの位置指令p
* を発生する位置指令発生器、201は実際の位置p、
位置指令p* から速度指令ωr*を計算する位置制御器、
202は電動機速度ωr 、速度指令ωr*からトルク電流
指令i1q* を計算する速度制御器、203はトルク電流
成分i1q、トルク電流指令i1q* からインバータへの指
令電圧を計算するトルク制御器、204は電動機トルク
から電動機速度を推定する速度演算器、205は電動機
一次電流からトルク電流成分i1qを推定するトルク電流
演算器、206は誘導機により駆動されるエレベータシ
ステム、207はエレベータの乗りかご位置を検出する
位置センサである。磁束演算器154からの磁束情報Φ
(あるいはΦに関係した値)は、必要に応じて201か
ら203の制御器に与えられる。また、152,15
3,154,173は「図14」に従う。
FIG. 17 shows an elevator system incorporating a magnetic flux calculator. By using this system,
The system configuration can be simplified and downsized. In the figure, 200 is an elevator position command p.
Position command generator that generates *, 201 is the actual position p,
A position controller that calculates the speed command ω r * from the position command p *,
202 is a speed controller that calculates a torque current command i 1q * from the motor speed ω r and speed command ω r *, and 203 is a torque that calculates a command voltage to the inverter from the torque current component i 1q and the torque current command i 1q * A controller, 204 is a speed calculator that estimates the motor speed from the motor torque, 205 is a torque current calculator that estimates the torque current component i 1q from the motor primary current, 206 is an elevator system driven by an induction machine, and 207 is an elevator. It is a position sensor that detects the position of the car. Magnetic flux information Φ from the magnetic flux calculator 154
(Or a value related to Φ) is provided to the controllers 201 to 203 as needed. Also, 152, 15
3,154,173 follow "FIG. 14".

【0119】エレベータシステムでは、回転停止の状態
から、重力あるいは静止摩擦力に打ち勝つだけの大きな
始動トルクが要求される。そのため、従来技術を適用し
た場合には低速度域においてトルク不足が生じ、これを
償うように電動機およびインバータには大電流が流れる
ことからこれらが大形化する問題があった。
In the elevator system, a large starting torque that overcomes the gravity or the static frictional force is required in the stopped state of rotation. Therefore, when the conventional technique is applied, a torque shortage occurs in the low speed range, and a large current flows through the electric motor and the inverter to compensate for this, and there is a problem that these become large.

【0120】本発明によれば、速度センサなしで零速度
を含む全速度範囲で高精度制御が行えることから、シス
テムの構成の簡単化と同時に上述したトルク不足および
これに伴う問題が解消される。
According to the present invention, since high-precision control can be performed in the entire speed range including zero speed without a speed sensor, the system configuration is simplified, and at the same time, the above-mentioned torque shortage and the problems associated therewith are solved. .

【0121】以上、図12の磁束演算器を導入したいく
つかのシステムについて実施例を示した。図12の代り
に図13の磁束演算器を用い、インバータとして電流制
御形インバータを用いても同様な効果が得られる。
The embodiments have been described above with respect to several systems incorporating the magnetic flux calculator of FIG. Similar effects can be obtained by using the magnetic flux calculator of FIG. 13 instead of FIG. 12 and using a current control type inverter as the inverter.

【0122】また、速度センサなしのシステムについて
実施例を示したが、速度センサ付のシステムにおいて
も、電動機磁束情報を利用することで制御精度,応答速
度の改善が期待できる。
Although the embodiment has been described with respect to the system without the speed sensor, the control accuracy and the response speed can be expected to be improved in the system with the speed sensor by using the magnetic flux information of the motor.

【0123】例えば、圧延機ドライブにおける主機ドラ
イブおよびプロセスラインなどには速度センサ付ベクト
ル制御が用いられているが、電動機の温度変化による二
次抵抗変動により、「従来の技術」の項で述べたような
不具合が発生する。トルクに応じた電動機電圧(磁束)
の変動は、インバータ出力電圧の許容最大値を上昇さ
せ、インバータの大形化を招く。また、トルクの制御遅
れは高応答制御を難しくする。本発明による速度センサ
付きベクトル制御システムによれば、上述の問題が解消
し、経済性に優れかつ高応答高性能なシステムが実現さ
れる。
For example, although vector control with a speed sensor is used for the main machine drive and process line in the rolling mill drive, it has been described in the section of "Prior Art" due to secondary resistance fluctuation due to temperature change of the electric motor. Such a problem occurs. Motor voltage (magnetic flux) according to torque
Fluctuation increases the allowable maximum value of the inverter output voltage and causes the size of the inverter to increase. Further, the torque control delay makes high response control difficult. According to the vector control system with a speed sensor according to the present invention, the above-mentioned problems are solved, and an economically excellent system with high response and high performance is realized.

【0124】その他、電車,電気自動車およびACサー
ボシステムには、現状では速度センサ付システムが多く
用いられている。これらのものにも本発明による制御シ
ステムを適用すれば、上述の圧延機ドライブにおけるも
のと同様の効果が得られる。また、本発明は電動機の磁
束とともに抵抗を同時に推定することも可能で、磁束の
変化,抵抗の変化を監視することで、電動機の故障等異
常状態を診断することも可能である。
In addition, a train with a speed sensor is often used in the current trains, electric cars, and AC servo systems. If the control system according to the present invention is applied to these, the same effects as those in the above-described rolling mill drive can be obtained. Further, according to the present invention, it is possible to simultaneously estimate the resistance together with the magnetic flux of the electric motor, and it is also possible to diagnose an abnormal state such as a failure of the electric motor by monitoring the change of the magnetic flux and the change of the resistance.

【0125】[0125]

【発明の効果】本発明によれば、誘導電動機の一次抵抗
の影響を受けずに、電動機内の磁束を推定することがで
きるため、電動機磁束を基準としたベクトル制御が可能
となり、零速度近傍を含めて高精度な速度、およびトル
ク制御が実現できる。
According to the present invention, since the magnetic flux in the electric motor can be estimated without being affected by the primary resistance of the induction motor, vector control based on the electric motor magnetic flux becomes possible, and near zero speed. It is possible to realize highly accurate speed and torque control including.

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

【図1】本発明の一実施例の速度センサなしベクトル制
御装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a vector control device without a speed sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】電動機電圧,電流のベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram of motor voltage and current.

【図3】図1における磁束位置演算器の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a magnetic flux position calculator in FIG.

【図4】誘導電動機のモデルである。FIG. 4 is a model of an induction motor.

【図5】本発明に係わる漏れインダクタンスの実測結果
である。
FIG. 5 is a measurement result of leakage inductance according to the present invention.

【図6】本発明に係わる電動機磁束と巻線の位置関係を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between a magnetic flux of a motor and windings according to the present invention.

【図7】本発明に係わる漏れインダクタンスの測定モー
ドのベクトル図である。
FIG. 7 is a vector diagram of a leakage inductance measurement mode according to the present invention.

【図8】本発明の他の実施例の速度センサなしベクトル
制御装置の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a vector control device without a speed sensor according to another embodiment of the present invention.

【図9】図8における磁束位置演算器の構成図である。9 is a configuration diagram of a magnetic flux position calculator in FIG.

【図10】本発明の他の実施例のベクトル制御装置の構
成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a vector control device according to another embodiment of the present invention.

【図11】本発明の他の実施例のベクトル制御装置の構
成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a vector control device according to another embodiment of the present invention.

【図12】本発明の磁束位置演算器の構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram of a magnetic flux position calculator according to the present invention.

【図13】本発明の磁束位置演算器の他の構成図であ
る。
FIG. 13 is another configuration diagram of the magnetic flux position calculator of the present invention.

【図14】本発明のACサーボシステムの構成図であ
る。
FIG. 14 is a configuration diagram of an AC servo system of the present invention.

【図15】本発明の圧延機ドライブシステムの構成図で
ある。
FIG. 15 is a configuration diagram of a rolling mill drive system of the present invention.

【図16】本発明の電車,電気自動車システムの構成図
である。
FIG. 16 is a configuration diagram of a train and electric vehicle system of the present invention.

【図17】本発明のエレベータシステムの構成図であ
る。
FIG. 17 is a configuration diagram of an elevator system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インバータ、2…誘導電動機、3…電圧指令演算
器、4…座標変換器、5…PWM信号発生器、6…電流
検出器、7…電流成分検出器、8…電流調節器、9…電
流調節器、10…位相演算器、11…速度指令回路、1
2…すべり周波数演算器、13…速度調節器、14…磁
束演算器。
1 ... Inverter, 2 ... Induction motor, 3 ... Voltage command calculator, 4 ... Coordinate converter, 5 ... PWM signal generator, 6 ... Current detector, 7 ... Current component detector, 8 ... Current regulator, 9 ... Current regulator, 10 ... Phase calculator, 11 ... Speed command circuit, 1
2 ... Slip frequency calculator, 13 ... Speed controller, 14 ... Magnetic flux calculator.

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流電源により駆動される誘導電動機にお
いて、該交流電源の出力にその出力周波数とは異なる周
波数の交流成分を重畳し、この結果、該交流成分に応じ
て前記電動機に流れる交流量と前記交流成分の関係に基
づいて、前記電動機の鉄心の飽和状態に関係した物理量
を検出し、これに基づいて電動機磁束の大きさを求める
ことを特徴とする誘導電動機の磁束演算法。
1. In an induction motor driven by an AC power supply, an AC component having a frequency different from its output frequency is superimposed on the output of the AC power supply, and as a result, the amount of AC flowing through the motor according to the AC component. And the AC component, the physical quantity related to the saturation state of the iron core of the electric motor is detected, and the magnitude of the electric motor magnetic flux is determined based on the detected physical quantity.
【請求項2】請求項1において、前記物理量として電動
機の各巻線の漏れインダクタンスを計測し、巻線間の漏
れインダクタンスの差より電動機磁束の大きさを求める
ことを特徴とする誘導電動機の磁束演算法。
2. The magnetic flux calculation for an induction motor according to claim 1, wherein the leakage inductance of each winding of the electric motor is measured as the physical quantity, and the magnitude of the magnetic flux of the electric motor is obtained from the difference in the leakage inductance between the windings. Law.
【請求項3】請求項2において、前記交流電源は出力電
圧あるいは出力電流および周波数を任意に制御できる電
力変換器であって、該変換器の出力電圧あるいは電流を
指令する指令値に交流信号を加えることにより、前記出
力に前記交流成分を重畳せしめることを特徴とする誘導
電動機の磁束演算法。
3. The power supply according to claim 2, wherein the AC power supply is a power converter capable of arbitrarily controlling an output voltage or an output current and a frequency, and an AC signal is applied to a command value for commanding an output voltage or a current of the converter. A magnetic flux calculation method for an induction motor, wherein the AC component is superimposed on the output by adding the magnetic flux.
【請求項4】請求項3において、前記変換器は、固定子
座標軸上で直交するα,β軸あるいは回転磁界座標軸上
で直交するd,q軸における各電圧指令値あるいは各電
流指令値と周波数指令値に基づいて交流電力を出力する
電力変換器であって、前記交流信号は前記α,β軸ある
いはd,q軸における各電圧指令値あるいは各電流指令
値に加算し、その際における前記電動機の電流あるいは
電圧のα,β軸あるいはd,q軸変換値と前記交流信号
に基づいて前記電動機の漏れインダクタンスを計測し、
これに基づいて電動機磁束を求めることを特徴とする誘
導電動機の磁束演算法。
4. The voltage command value or current command value and frequency on the α, β axes which are orthogonal on the stator coordinate axes or the d and q axes which are orthogonal on the rotating magnetic field coordinate axes, according to claim 3. A power converter for outputting AC power based on a command value, wherein the AC signal is added to each voltage command value or each current command value on the α, β axes or d, q axes, and the electric motor at that time. The leakage inductance of the electric motor is measured based on the AC or β-axis or d, q-axis converted value of the current or voltage of
A magnetic flux calculation method for an induction motor, characterized in that the magnetic flux of the motor is obtained based on this.
【請求項5】請求項4において、前記d,q軸あるいは
α,β軸における各電圧指令値あるいは各電流指令値
に、少なくとも2つのモードのそれぞれに対応して、前
記交流信号を所定値だけ加算し、各モード毎に電動機内
部の2つの異なる方向に交番起磁力を生じさせ、この際
における前記電動機の電流あるいは電圧の各軸成分と前
記交流信号に基づいて、各モードに対応して2つのイン
ダクタンスを計測し、これに基づいて電動機の基本波磁
束の大きさを求めることを特徴とする誘導電動機の磁束
演算法。
5. The alternating current signal according to claim 4, wherein each of the voltage command values or the current command values on the d, q axes or the α, β axes corresponds to at least two modes, and the AC signal is a predetermined value. An alternating magnetomotive force is generated in two different directions inside the electric motor for each mode, and 2 corresponding to each mode based on each axial component of the electric current or voltage of the electric motor and the AC signal at this time. A magnetic flux calculation method for an induction motor, which is characterized by measuring two inductances and finding the magnitude of the fundamental wave magnetic flux of the motor based on this.
【請求項6】請求項4において、前記d,q軸あるいは
α,β軸における各電圧指令値あるいは各電流指令値
に、少なくとも3つのモードのそれぞれに応じて、前記
交流信号を所定値だけ加算し、各モード毎に電動機内部
の3つの異なる方向に交番起磁力を生じさせ、この際に
おける前記電動機の電流あるいは電圧の各軸成分と前記
交流信号に基づいて、各モードに対応して3つのインダ
クタンスを計測し、これに基づいて電動機の基本波磁束
の大きさと位置(角度)を求めることを特徴とする誘導
電動機の磁束演算法。
6. The alternating current signal according to claim 4, wherein a predetermined value is added to each of the voltage command values or the current command values on the d, q axes or the α, β axes in accordance with at least three modes. Then, an alternating magnetomotive force is generated in three different directions inside the electric motor for each mode. Based on each axial component of the electric current or voltage of the electric motor and the AC signal at this time, three magnetomotive forces are generated corresponding to each mode. A method for calculating the magnetic flux of an induction motor, characterized by measuring the inductance and finding the magnitude and position (angle) of the fundamental wave magnetic flux of the motor based on this.
【請求項7】請求項5において、前記2つの異なる方向
は、それぞれ電気角で90°の角度差を有することを特
徴とする誘導電動機の磁束演算法。
7. The method for calculating magnetic flux of an induction motor according to claim 5, wherein the two different directions have an electrical angle difference of 90 °.
【請求項8】請求項6において、前記3つの異なる方向
は、それぞれ電気角で45°の角度差を有することを特
徴とする誘導電動機の磁束演算法。
8. The magnetic flux calculation method for an induction motor according to claim 6, wherein the three different directions each have an electrical angle difference of 45 °.
【請求項9】請求項4において、実運転前に前記変換器
より前記電動機に交流を加えて前記電動機の漏れインダ
クタンスを予め計測し、その特徴量(平均値および変動
幅の両方あるいは一方)を演算して記憶しておき、実運
転中においては前記モードの2つを用いて漏れインダク
タンスを計測し、該インダクタンス値と前記特徴量に基
づいて、電動機磁束を求めることを特徴とする誘導電動
機の磁束演算法。
9. The method according to claim 4, wherein before the actual operation, an alternating current is applied to the electric motor from the converter to measure the leakage inductance of the electric motor in advance, and the characteristic amount (either the average value and / or the fluctuation range) is determined. It is calculated and stored, and during actual operation, the leakage inductance is measured using two of the modes, and the magnetic flux of the motor is obtained based on the inductance value and the characteristic amount. Magnetic flux calculation method.
【請求項10】出力電圧あるいは出力電流および周波数
をそれらの指令信号に基づき任意に制御する電力変換器
により誘導電動機を駆動制御する誘導電動機の制御方法
において、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に応じて、前記出力電圧あるいは
出力電流の振幅,周波数,位相のうち少なくとも一つを
変化することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
10. An induction motor control method for driving and controlling an induction motor by a power converter that arbitrarily controls an output voltage or an output current and a frequency based on these command signals. A method for controlling an induction motor, characterized in that at least one of the amplitude, frequency and phase of the output voltage or output current is changed according to a signal of the electric motor magnetic flux obtained by a magnetic flux calculation method.
【請求項11】請求項10において、前記周波数の指令
信号は、前記電動機のトルク電流に係数を乗じて演算さ
れたすべり周波数指令値と回転速度検出値との加算値よ
り得たものであり、前記係数は請求項1〜9記載のいず
れかの磁束演算法により求めた前記電動機磁束に応じて
変更することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
11. The command signal of the frequency according to claim 10, which is obtained from an addition value of a slip frequency command value calculated by multiplying a torque current of the electric motor by a coefficient and a rotational speed detection value, A method of controlling an induction motor, wherein the coefficient is changed according to the magnetic flux of the electric motor obtained by the magnetic flux calculation method according to claim 1.
【請求項12】請求項10において、前記変換器の出力
周波数が所定値以下の場合のみ、前記磁束信号に応じて
前記電力変換器の出力電圧あるいは出力電流の振幅,周
波数,位相のうち少なくとも一つを変化することを特徴
とする誘導電動機の制御方法。
12. The at least one of the amplitude, frequency, and phase of the output voltage or output current of the power converter according to the magnetic flux signal only when the output frequency of the converter is a predetermined value or less. A method for controlling an induction motor, characterized by changing one of the two.
【請求項13】出力電圧あるいは出力電流および周波数
をそれらの指令信号に基づき任意に制御する電力変換器
により誘導電動機を駆動制御する誘導電動機の制御装置
において、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に基づいて、誘導電動機の稼働状
態を診断する誘導電動機の診断方法。
13. An induction motor controller for driving and controlling an induction motor by a power converter for arbitrarily controlling an output voltage or an output current and a frequency based on these command signals. A method of diagnosing an induction motor for diagnosing an operating state of the induction motor based on a signal of the electric motor magnetic flux obtained by a magnetic flux calculation method.
【請求項14】交流電力を出力する電力変換器と,該変
換器により駆動制御される誘導電動機と,該誘導電動機
に接続された機械系と,少なくとも前記機械系の位置を
検出する手段と,その位置を指令する手段と,前記位置
の検出値が前記指令値になるように出力信号を発生する
位置制御手段と,前記位置制御手段の出力信号をもって
速度指令とし、前記変換器の指令を求める速度制御手段
とを備えて前記機械系の位置制御を行うACサーボシス
テムにおいて、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に基づいて位置制御を行うことを
特徴としたACサーボシステム。
14. A power converter for outputting AC power, an induction motor driven and controlled by the converter, a mechanical system connected to the induction motor, and means for detecting at least the position of the mechanical system. A means for instructing the position, a position control means for generating an output signal so that the detected value of the position becomes the instructed value, and an output signal of the position control means is used as a speed command to obtain a command for the converter. An AC servo system for controlling the position of the mechanical system, comprising speed control means, wherein position control is performed based on a signal of the electric motor magnetic flux obtained by the magnetic flux calculation method according to claim 1. The characteristic AC servo system.
【請求項15】交流電力を出力する電力変換器と,該変
換器により駆動制御される誘導電動機と,該誘導電動機
を動力源として圧延用ロールを駆動する圧延機と,少な
くとも誘導電動機の回転数あるいはロールの回転数を推
定、あるいは検出する手段と,その回転数を指令する手
段と,前記回転数の推定値あるいは検出値が前記指令値
に一致するように出力信号を発生する速度制御手段と,
該出力信号に基づいて前記変換器を制御する手段とを備
えて前記圧延用ロールの速度制御を行う圧延機ドライブ
システムにおいて、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に基づいて圧延用ロールの速度制
御を行うことを特徴とした圧延機ドライブシステム。
15. A power converter that outputs AC power, an induction motor that is drive-controlled by the converter, a rolling mill that drives a rolling roll using the induction motor as a power source, and at least the rotation speed of the induction motor. Alternatively, means for estimating or detecting the rotational speed of the roll, means for instructing the rotational speed, and speed control means for generating an output signal so that the estimated value or the detected value of the rotational speed matches the command value. ,
A rolling mill drive system for controlling the speed of the rolling rolls, comprising a means for controlling the converter based on the output signal, wherein the electric motor obtained by the magnetic flux calculation method according to any one of claims 1 to 9. A rolling mill drive system characterized by performing speed control of rolling rolls based on a magnetic flux signal.
【請求項16】交流電力を出力する電力変換器と,該変
換器により駆動制御される誘導電動機と,該誘導電動機
を動力源とする電車あるいは電気自動車と,少なくとも
前記電車あるいは電気自動車の駆動トルクを検出あるい
は推定する手段と,そのトルクを指令する手段と,前記
トルクの検出値あるいは推定値が前記指令値に一致する
ように出力信号を発生するトルク制御手段と,該出力信
号に基づいて前記変換器を制御する手段とを備えた電車
あるいは電気自動車システムにおいて、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に基づいて電車あるいは電気自動
車の速度制御を行うことを特徴とした電車あるいは電気
自動車システム。
16. A power converter that outputs AC power, an induction motor driven and controlled by the converter, a train or an electric vehicle that uses the induction motor as a power source, and at least a driving torque of the train or the electric vehicle. Means for detecting or estimating the torque, means for instructing the torque, torque control means for generating an output signal so that the detected value or estimated value of the torque matches the command value, and the torque control means based on the output signal. In a train or electric vehicle system including means for controlling a converter, speed control of the train or electric vehicle is performed based on a signal of the electric motor magnetic flux obtained by the magnetic flux calculation method according to claim 1. A train or electric vehicle system characterized by that.
【請求項17】交流電力を出力する電力変換器と,該変
換器により駆動制御される誘導電動機と,該誘導電動機
を動力源とするエレベータと,該エレベータの乗りかご
の位置を検出する手段と,前記乗りかご位置を指令する
手段と,前記乗りかご位置の検出値がその指令値に一致
するように第1の出力信号を発生させる位置制御手段
と,前記誘導電動機の回転数を推定あるいは検出する手
段と,前記第1の出力信号をもって前記誘導電動機の回
転数指令とし、この指令値に前記誘導電動機の回転数の
推定値あるいは検出値が一致するように第2の出力信号
を発生させる速度制御手段と,前記誘導電動機のトルク
を推定あるいは検出する手段と,前記第2の出力信号を
もって前記誘導電動機のトルク指令とし、この指令値に
前記誘導電動機のトルクの推定値あるいは検出値が一致
するように第3の出力信号を発生させるトルク制御手段
と,前記第3の出力信号に基づいて前記変換器を制御す
る手段とを備えたエレベータ駆動システムにおいて、 請求項1〜9記載のいずれかの磁束演算法により求めた
前記電動機磁束の信号に基づいてエレベータの乗りかご
位置あるいは速度を制御することを特徴としたエレベー
タ駆動システム。
17. A power converter for outputting AC power, an induction motor driven and controlled by the converter, an elevator using the induction motor as a power source, and means for detecting the position of a car of the elevator. , Means for instructing the position of the car, position control means for generating a first output signal so that the detected value of the car position matches the command value, and estimating or detecting the rotational speed of the induction motor And a speed for generating the second output signal such that the estimated value or the detected value of the rotation speed of the induction motor matches the command value with the first output signal as the rotation speed command of the induction motor. Control means, means for estimating or detecting the torque of the induction motor, and the second output signal are used as the torque command for the induction motor, and the command value of the induction motor is set to this command value. In an elevator drive system comprising: torque control means for generating a third output signal so that the estimated value or the detected value of the torque match, and means for controlling the converter based on the third output signal, An elevator drive system characterized in that the elevator car position or speed is controlled based on the signal of the electric motor magnetic flux obtained by the magnetic flux calculation method according to any one of claims 1 to 9.
JP28944394A 1994-11-24 1994-11-24 Induction motor control method Expired - Lifetime JP3287147B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28944394A JP3287147B2 (en) 1994-11-24 1994-11-24 Induction motor control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28944394A JP3287147B2 (en) 1994-11-24 1994-11-24 Induction motor control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08149898A true JPH08149898A (en) 1996-06-07
JP3287147B2 JP3287147B2 (en) 2002-05-27

Family

ID=17743332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28944394A Expired - Lifetime JP3287147B2 (en) 1994-11-24 1994-11-24 Induction motor control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3287147B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025418A1 (en) * 1998-10-26 2000-05-04 General Electric Company System for speed-sensorless control of an induction machine
US6788024B2 (en) 2002-09-18 2004-09-07 Hitachi, Ltd. Position-sensorless motor control method and apparatus
JP2008086061A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Train speed detector
US8350507B2 (en) 2007-09-27 2013-01-08 Mitsubishi Electric Corporation Controller of rotary electric machine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000025418A1 (en) * 1998-10-26 2000-05-04 General Electric Company System for speed-sensorless control of an induction machine
US6137258A (en) * 1998-10-26 2000-10-24 General Electric Company System for speed-sensorless control of an induction machine
US6788024B2 (en) 2002-09-18 2004-09-07 Hitachi, Ltd. Position-sensorless motor control method and apparatus
JP2008086061A (en) * 2006-09-26 2008-04-10 Toshiba Corp Train speed detector
US8350507B2 (en) 2007-09-27 2013-01-08 Mitsubishi Electric Corporation Controller of rotary electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3287147B2 (en) 2002-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7592785B2 (en) Output control apparatus and method for field winding type dynamo-electric machine
US9825579B2 (en) Temperature estimating apparatus for synchronous motor
US6984959B2 (en) Wound field synchronous machine control device
US7385371B2 (en) Vector controller for induction motor
JP4221307B2 (en) Synchronous motor control device, electrical equipment and module
US20010028236A1 (en) Speed control apparatus for synchronous reluctance motor
JPH0951700A (en) Controlling device of rotary electric machine
JPS62138074A (en) Method for determining flux angle or driving of rotary magnetic field machine and apparatus for the same
JP2007501597A (en) Controlled supply method of stator current target value and torque target value for a polyphase alternator fed by a power converter
JPS61180592A (en) Controller of induction motor
CN105308851B (en) Estimate the application of the method for the Angle Position of the rotor of polyphase rotating machine and the control to the polyphase inverter for this motor
JP6536473B2 (en) Control device of rotating electric machine
JP3707528B2 (en) AC motor control method and control apparatus therefor
JP2929344B2 (en) Method and apparatus for measuring motor constants
JP3287147B2 (en) Induction motor control method
JP3309520B2 (en) Induction motor control method
JP5768255B2 (en) Control device for permanent magnet synchronous motor
JPH06315291A (en) Computing method for position of magnetic flux of induction motor, and its control method using the same
JP4061446B2 (en) Resistance value identification method and control device for synchronous motor
JPS6159071B2 (en)
EP3949111B1 (en) 6 phase motor torque measurement and control system
JP2015144500A (en) Controller of permanent magnet synchronous motor
JPH10229700A (en) Controller for electric rotary machine
JPH06101954B2 (en) Induction motor vector controller
JP5266803B2 (en) Induction motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090315

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090315

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100315

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110315

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110315

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120315

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130315

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130315

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140315

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term