JPH0819300A - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御装置Info
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- JPH0819300A JPH0819300A JP6145870A JP14587094A JPH0819300A JP H0819300 A JPH0819300 A JP H0819300A JP 6145870 A JP6145870 A JP 6145870A JP 14587094 A JP14587094 A JP 14587094A JP H0819300 A JPH0819300 A JP H0819300A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 すべり周波数制御部３は一次電流Ｉ1 を一次
電流指令値Ｉ1Sに追従させるようにすべり周波数ωS を
制御する。二次抵抗推定部７はすべり周波数ωSとすべ
り周波数推定部73で推定されたすべり周波数推定値ωSS
の差を零とする様な二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算する。す
べり周波数推定部73では、電源２から誘導電動機１に供
給される３相交流電力と誘導電動機１の各電気定数から
すべり周波数推定値ωSSを演算するが、この時、推定さ
れた二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いて演算を行う。 【効果】 すべり周波数制御を行う際に誘導電動機の二
次抵抗値を推定することができ、この二次抵抗値を用い
てベクトル制御を行うことで高精度なベクトル制御を行
うことができる。
電流指令値Ｉ1Sに追従させるようにすべり周波数ωS を
制御する。二次抵抗推定部７はすべり周波数ωSとすべ
り周波数推定部73で推定されたすべり周波数推定値ωSS
の差を零とする様な二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算する。す
べり周波数推定部73では、電源２から誘導電動機１に供
給される３相交流電力と誘導電動機１の各電気定数から
すべり周波数推定値ωSSを演算するが、この時、推定さ
れた二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いて演算を行う。 【効果】 すべり周波数制御を行う際に誘導電動機の二
次抵抗値を推定することができ、この二次抵抗値を用い
てベクトル制御を行うことで高精度なベクトル制御を行
うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はすべり周波数制御とベク
トル制御により誘導電動機を制御する誘導電動機の制御
装置に関する。
トル制御により誘導電動機を制御する誘導電動機の制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機を制御する方法としてすべり
周波数制御とベクトル制御がある。すべり周波数制御は
誘導電動機に供給する電流を電流指令値に追従させるよ
うにすべり周波数を制御し、誘導電動機に供給する電源
電圧値と電源周波数との比を一定に保つように電源電圧
値を定めて、誘導電動機を駆動する方法である。一方ベ
クトル制御は誘導電動機に供給する電流を、トルク発生
分の電流成分（以下、トルク電流という）と磁束発生分
の電流成分（以下、励磁電流という）とに分解し、励磁
電流の方向を磁束の発生方向と一致するように制御する
方法である。トルク電流の方向と励磁電流の方向は直交
しており、上述したように励磁電流の方向を磁束の発生
方向と一致させることにより、励磁電流が磁束の発生に
完全に寄与することができ、その発生した磁束とトルク
電流との積であるトルクが誘導電動機から発生すること
になる。又誘導電動機はすべりをもたせることでトルク
を発生するため、すべり周波数を上手に設定しないと、
励磁電流の方向と磁束の発生方向とを一致させることが
できない。
周波数制御とベクトル制御がある。すべり周波数制御は
誘導電動機に供給する電流を電流指令値に追従させるよ
うにすべり周波数を制御し、誘導電動機に供給する電源
電圧値と電源周波数との比を一定に保つように電源電圧
値を定めて、誘導電動機を駆動する方法である。一方ベ
クトル制御は誘導電動機に供給する電流を、トルク発生
分の電流成分（以下、トルク電流という）と磁束発生分
の電流成分（以下、励磁電流という）とに分解し、励磁
電流の方向を磁束の発生方向と一致するように制御する
方法である。トルク電流の方向と励磁電流の方向は直交
しており、上述したように励磁電流の方向を磁束の発生
方向と一致させることにより、励磁電流が磁束の発生に
完全に寄与することができ、その発生した磁束とトルク
電流との積であるトルクが誘導電動機から発生すること
になる。又誘導電動機はすべりをもたせることでトルク
を発生するため、すべり周波数を上手に設定しないと、
励磁電流の方向と磁束の発生方向とを一致させることが
できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】すべり周波数は誘導電
動機の二次抵抗値や励磁インダクタンスに依存する。従
って誘導電動機を上述したようにベクトル制御する場
合、二次抵抗値や励磁インダクタンスを正確に把握する
必要がある。励磁インダクタンスは磁束が飽和しない限
りほぼ一定値を保つが、二次抵抗値は誘導電動機の温度
により変化するため、誘導電動機の駆動中に誘導電動機
の温度が変化するような場合には、二次抵抗値を推定す
る必要がある。この二次抵抗値を推定するために誘導電
動機に温度センサをとりつけて検出温度値から二次抵抗
値を推定したり、誘導電動機の電気的特性から定まる数
式モデルを用いて、ベクトル制御を行いながら二次抵抗
値の推定を行っている。しかしながら誘導電動機の数式
モデルを用いて二次抵抗値を推定する場合、計算が複雑
であるため長い演算時間が必要となる。又温度センサの
検出温度値から二次抵抗値を推定するには、予め温度と
二次抵抗値との関係を調査しなくてはならず、又温度と
二次抵抗値との関係を正確に特定することが難しいた
め、二次抵抗値の推定精度が良くないという問題があっ
た。
動機の二次抵抗値や励磁インダクタンスに依存する。従
って誘導電動機を上述したようにベクトル制御する場
合、二次抵抗値や励磁インダクタンスを正確に把握する
必要がある。励磁インダクタンスは磁束が飽和しない限
りほぼ一定値を保つが、二次抵抗値は誘導電動機の温度
により変化するため、誘導電動機の駆動中に誘導電動機
の温度が変化するような場合には、二次抵抗値を推定す
る必要がある。この二次抵抗値を推定するために誘導電
動機に温度センサをとりつけて検出温度値から二次抵抗
値を推定したり、誘導電動機の電気的特性から定まる数
式モデルを用いて、ベクトル制御を行いながら二次抵抗
値の推定を行っている。しかしながら誘導電動機の数式
モデルを用いて二次抵抗値を推定する場合、計算が複雑
であるため長い演算時間が必要となる。又温度センサの
検出温度値から二次抵抗値を推定するには、予め温度と
二次抵抗値との関係を調査しなくてはならず、又温度と
二次抵抗値との関係を正確に特定することが難しいた
め、二次抵抗値の推定精度が良くないという問題があっ
た。
【０００４】そこで本発明は上述した問題点を解決する
ためになされたもので、誘導電動機の二次抵抗値をすべ
り周波数制御により推定し、この推定した二次抵抗値を
用いて高精度なベクトル制御を行う誘導電動機の制御装
置を提供することを目的とする。
ためになされたもので、誘導電動機の二次抵抗値をすべ
り周波数制御により推定し、この推定した二次抵抗値を
用いて高精度なベクトル制御を行う誘導電動機の制御装
置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項１に記載の発明は、誘導電動機に供給さ
れる一次電流と誘導電動機から所望の駆動力を得るため
に予め設定された一次電流指令値との偏差を零とするす
べり周波数を演算するすべり周波数演算手段と、誘導電
動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、す
べり周波数と回転周波数とから演算された電源周波数、
一次電圧、一次電流、及び誘導電動機の各電気定数から
すべり周波数推定値を推定するすべり周波数推定手段
と、すべり周波数推定値とすべり周波数との偏差を零と
する二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、この二
次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクト
ル制御を行うベクトル制御部とを有してなる。
ために、請求項１に記載の発明は、誘導電動機に供給さ
れる一次電流と誘導電動機から所望の駆動力を得るため
に予め設定された一次電流指令値との偏差を零とするす
べり周波数を演算するすべり周波数演算手段と、誘導電
動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、す
べり周波数と回転周波数とから演算された電源周波数、
一次電圧、一次電流、及び誘導電動機の各電気定数から
すべり周波数推定値を推定するすべり周波数推定手段
と、すべり周波数推定値とすべり周波数との偏差を零と
する二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、この二
次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクト
ル制御を行うベクトル制御部とを有してなる。
【０００６】又請求項２に記載の発明は、誘導電動機に
供給される一次電流と誘導電動機から所望の駆動力を得
るために予め設定された一次電流指令値との偏差を零と
するすべり周波数を演算するすべり周波数演算手段と、
誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段
と、すべり周波数と回転周波数とから演算された電源周
波数、この電源周波数から定まる一次電圧、一次電流、
及び誘導電動機の各電気定数から誘導電動機の二次イン
ピ−ダンスの抵抗分を演算し、二次インピ−ダンスの抵
抗分と誘導電動機の電気定数のうち二次抵抗値とからす
べり周波数推定値を推定するすべり周波数推定手段と、
すべり周波数がすべり周波数推定値よりも大きい際に
は、二次抵抗値を増加させ、すべり周波数がすべり周波
数推定値よりも小さい際には、二次抵抗値を減少させて
二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、この二次抵
抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うベクトル制御手段とを有してなる。
供給される一次電流と誘導電動機から所望の駆動力を得
るために予め設定された一次電流指令値との偏差を零と
するすべり周波数を演算するすべり周波数演算手段と、
誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段
と、すべり周波数と回転周波数とから演算された電源周
波数、この電源周波数から定まる一次電圧、一次電流、
及び誘導電動機の各電気定数から誘導電動機の二次イン
ピ−ダンスの抵抗分を演算し、二次インピ−ダンスの抵
抗分と誘導電動機の電気定数のうち二次抵抗値とからす
べり周波数推定値を推定するすべり周波数推定手段と、
すべり周波数がすべり周波数推定値よりも大きい際に
は、二次抵抗値を増加させ、すべり周波数がすべり周波
数推定値よりも小さい際には、二次抵抗値を減少させて
二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、この二次抵
抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うベクトル制御手段とを有してなる。
【０００７】又請求項３に記載の発明は、直流電力を交
流電力に変換するインバータと、このインバータで変換
された交流電力が供給される誘導電動機と、この誘導電
動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、イ
ンバータで変換された交流電力の電流値と誘導電動機か
ら所望の駆動力を得るために設定される電流指令値との
偏差を零とするすべり周波数を演算するすべり周波数演
算手段と、すべり周波数と回転周波数とから演算される
インバータ周波数、インバータで変換された交流電力の
電圧値、交流電力の電流値、及び誘導電動機の各電気定
数からすべり周波数推定値を推定するすべり周波数推定
手段と、すべり周波数推定値とすべり周波数との偏差を
零とする二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、回
転周波数が所定値以下となった際に、二次抵抗推定手段
で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制御を行うベ
クトル制御手段とを有してなる。
流電力に変換するインバータと、このインバータで変換
された交流電力が供給される誘導電動機と、この誘導電
動機の回転周波数を検出する回転周波数検出手段と、イ
ンバータで変換された交流電力の電流値と誘導電動機か
ら所望の駆動力を得るために設定される電流指令値との
偏差を零とするすべり周波数を演算するすべり周波数演
算手段と、すべり周波数と回転周波数とから演算される
インバータ周波数、インバータで変換された交流電力の
電圧値、交流電力の電流値、及び誘導電動機の各電気定
数からすべり周波数推定値を推定するすべり周波数推定
手段と、すべり周波数推定値とすべり周波数との偏差を
零とする二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段と、回
転周波数が所定値以下となった際に、二次抵抗推定手段
で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制御を行うベ
クトル制御手段とを有してなる。
【０００８】また請求項４に記載の発明は、直流電力を
交流電力に変換するインバータと、このインバータで変
換された交流電力が供給される誘導電動機と、この誘導
電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出部と、イ
ンバータで変換された交流電力の電流値と誘導電動機か
ら所望の駆動力を得るために設定される電流指令値との
偏差を零とするすべり周波数を演算するすべり周波数演
算手段と、すべり周波数と回転周波数とから演算される
インバータ周波数、インバータで変換された交流電力の
電圧値、交流電力の電流値、及び誘導電動機の各電気定
数から誘導電動機の二次インピ−ダンスの抵抗分を演算
し、二次インピ−ダンスの抵抗分と誘導電動機の電気定
数のうち二次抵抗値とからすべり周波数推定値を推定す
るすべり周波数推定手段と、すべり周波数がすべり周波
数推定値よりも大きい際には、二次抵抗値を増加させ、
すべり周波数がすべり周波数推定値よりも小さい際に
は、二次抵抗値を減少させて二次抵抗値を推定する二次
抵抗推定手段と、回転周波数が所定値以下となった際
に、二次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いて
ベクトル制御を行うベクトル制御手段とを有してなる。
交流電力に変換するインバータと、このインバータで変
換された交流電力が供給される誘導電動機と、この誘導
電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出部と、イ
ンバータで変換された交流電力の電流値と誘導電動機か
ら所望の駆動力を得るために設定される電流指令値との
偏差を零とするすべり周波数を演算するすべり周波数演
算手段と、すべり周波数と回転周波数とから演算される
インバータ周波数、インバータで変換された交流電力の
電圧値、交流電力の電流値、及び誘導電動機の各電気定
数から誘導電動機の二次インピ−ダンスの抵抗分を演算
し、二次インピ−ダンスの抵抗分と誘導電動機の電気定
数のうち二次抵抗値とからすべり周波数推定値を推定す
るすべり周波数推定手段と、すべり周波数がすべり周波
数推定値よりも大きい際には、二次抵抗値を増加させ、
すべり周波数がすべり周波数推定値よりも小さい際に
は、二次抵抗値を減少させて二次抵抗値を推定する二次
抵抗推定手段と、回転周波数が所定値以下となった際
に、二次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いて
ベクトル制御を行うベクトル制御手段とを有してなる。
【０００９】
【作用】上述した構成により、請求項１または請求項３
に記載の発明では、二次抵抗推定手段は、二次抵抗値な
どの誘導電動機の各電気定数を用いてすべり周波数推定
値を推定し、このすべり周波数推定値とすべり周波数制
御手段で演算されるすべり周波数を一致させるように常
に二次抵抗値の値を求めていく。そしてベクトル制御手
段はこの二次抵抗値を用いてベクトル制御を行う。
に記載の発明では、二次抵抗推定手段は、二次抵抗値な
どの誘導電動機の各電気定数を用いてすべり周波数推定
値を推定し、このすべり周波数推定値とすべり周波数制
御手段で演算されるすべり周波数を一致させるように常
に二次抵抗値の値を求めていく。そしてベクトル制御手
段はこの二次抵抗値を用いてベクトル制御を行う。
【００１０】請求項２または請求項４に記載の発明で
は、二次抵抗推定手段は、二次抵抗値などの誘導電動機
の各電気定数を用いてすべり周波数推定値を推定し、す
べり周波数制御手段で演算されるすべり周波数がすべり
周波数推定値よりも大きい際には、二次抵抗値を増加さ
せ、すべり周波数がすべり周波数推定値よりも小さい際
には、二次抵抗値を減少させる。そしてベクトル制御手
段はこの二次抵抗値を用いてベクトル制御を行う。
は、二次抵抗推定手段は、二次抵抗値などの誘導電動機
の各電気定数を用いてすべり周波数推定値を推定し、す
べり周波数制御手段で演算されるすべり周波数がすべり
周波数推定値よりも大きい際には、二次抵抗値を増加さ
せ、すべり周波数がすべり周波数推定値よりも小さい際
には、二次抵抗値を減少させる。そしてベクトル制御手
段はこの二次抵抗値を用いてベクトル制御を行う。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照し詳細に説明
する。図１は本発明の一実施例を示す誘導電動機の制御
装置の構成図である。誘導電動機１は電源２から供給さ
れる３相交流電力により駆動制御される。電源２から出
力される３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはすべり周波数
制御部３により制御される。すべり周波数制御部３は減
算部31、比例微分制御部32、切換部33、加算部34、乗算
部35、３相変換部36からなる。減算部31は図示しない一
次電流指令部から出力される一次電流指令値Ｉ1Sと、電
流検出部４ｕ，４ｖ，４ｗより検出され誘導電動機１に
入力される３相交流電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから一次電
流演算部５で演算された一次電流値Ｉ1 との差を演算す
る。比例微分制御部32はすべり周波数演算手段の一例
で、減算部31で演算された一次電流指令値Ｉ1Sと一次電
流値Ｉ1 との差を零とする様なすべり周波数ωS を演算
する。切換部33は図示しない指令装置から出力された力
行指令又はブレーキ指令に基づいて、出力を切換えるも
ので、力行指令の際は出力を“１”、ブレーキ指令の際
は出力を“０”とする。加算部34は誘導電動機１に取付
けられた回転周波数検出部６で検出された回転周波数ω
R とすべり周波数ωS との和又は差である一次周波数指
令値ωを演算する。つまり切換部33により図示しない指
令装置から力行指令が出力されている際には、加算部34
にはすべり周波数ωS がそのまま入力されるため、一次
周波数指令値ωはすべり周波数ωS と回転周波数ωR の
和となる。又、図示しない指令装置からブレーキ指令が
出力されている際には、加算部34にはすべり周波数ωS
に“−１”を掛けた値が入力されるため、一次周波数指
令値ωは回転周波数ωR とすべり周波数ωS との差とな
る。乗算部35は一次周波数指令値ωに変換定数Ｋを掛け
合わせて得られる一次電圧Ｖ１と、一次周波数指令値ω
を積分して（１／ｓを介して）得られる位相θの正弦値
sinθとの積を演算する。そして３相変換部36は乗算部
35の出力の位相変換を行うことにより３相交流電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗを出力する。このようにすべり周波数制
御部３で制御された３相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを電
源２から発生させ、誘導電動機１に対して３相交流電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを供給する。一次電流演算部５では、
３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相変換し、その絶対
値である一次電流Ｉ1 を演算する。この一次電流Ｉ1 は
上述したすべり周波数制御部３により一次電流指令値Ｉ
1Sに追従させることができる。二次抵抗推定部７は減算
部71、比例微分制御部72、すべり周波数推定部73から構
成される。減算部71はすべり周波数制御部３の比例微分
制御部32で演算されたすべり周波数ωS と後述するすべ
り周波数推定部73で演算されたすべり周波数推定値ωSS
との差を演算する。比例微分制御部72は二次抵抗推定手
段の一例で、減算部71で演算されたすべり周波数ωS と
すべり周波数推定値ωSSとの差を零とする様な二次抵抗
推定値Ｒ2Sを演算する。すべり周波数推定部73は、比例
微分制御部72で演算された二次抵抗推定値Ｒ2S、すべり
周波数制御部３で演算された一次周波数指令値ω、一次
電圧Ｖ1 、一次電流演算部５で演算された一次電流Ｉ1
及び誘導電動機１の後述する各電気定数よりすべり周波
数推定値ωSSを演算する。ベクトル制御部８は二次抵抗
推定部７で推定された二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いてベク
トル制御を行う。
する。図１は本発明の一実施例を示す誘導電動機の制御
装置の構成図である。誘導電動機１は電源２から供給さ
れる３相交流電力により駆動制御される。電源２から出
力される３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗはすべり周波数
制御部３により制御される。すべり周波数制御部３は減
算部31、比例微分制御部32、切換部33、加算部34、乗算
部35、３相変換部36からなる。減算部31は図示しない一
次電流指令部から出力される一次電流指令値Ｉ1Sと、電
流検出部４ｕ，４ｖ，４ｗより検出され誘導電動機１に
入力される３相交流電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗから一次電
流演算部５で演算された一次電流値Ｉ1 との差を演算す
る。比例微分制御部32はすべり周波数演算手段の一例
で、減算部31で演算された一次電流指令値Ｉ1Sと一次電
流値Ｉ1 との差を零とする様なすべり周波数ωS を演算
する。切換部33は図示しない指令装置から出力された力
行指令又はブレーキ指令に基づいて、出力を切換えるも
ので、力行指令の際は出力を“１”、ブレーキ指令の際
は出力を“０”とする。加算部34は誘導電動機１に取付
けられた回転周波数検出部６で検出された回転周波数ω
R とすべり周波数ωS との和又は差である一次周波数指
令値ωを演算する。つまり切換部33により図示しない指
令装置から力行指令が出力されている際には、加算部34
にはすべり周波数ωS がそのまま入力されるため、一次
周波数指令値ωはすべり周波数ωS と回転周波数ωR の
和となる。又、図示しない指令装置からブレーキ指令が
出力されている際には、加算部34にはすべり周波数ωS
に“−１”を掛けた値が入力されるため、一次周波数指
令値ωは回転周波数ωR とすべり周波数ωS との差とな
る。乗算部35は一次周波数指令値ωに変換定数Ｋを掛け
合わせて得られる一次電圧Ｖ１と、一次周波数指令値ω
を積分して（１／ｓを介して）得られる位相θの正弦値
sinθとの積を演算する。そして３相変換部36は乗算部
35の出力の位相変換を行うことにより３相交流電圧Ｖ
ｕ，Ｖｖ，Ｖｗを出力する。このようにすべり周波数制
御部３で制御された３相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを電
源２から発生させ、誘導電動機１に対して３相交流電流
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを供給する。一次電流演算部５では、
３相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを２相変換し、その絶対
値である一次電流Ｉ1 を演算する。この一次電流Ｉ1 は
上述したすべり周波数制御部３により一次電流指令値Ｉ
1Sに追従させることができる。二次抵抗推定部７は減算
部71、比例微分制御部72、すべり周波数推定部73から構
成される。減算部71はすべり周波数制御部３の比例微分
制御部32で演算されたすべり周波数ωS と後述するすべ
り周波数推定部73で演算されたすべり周波数推定値ωSS
との差を演算する。比例微分制御部72は二次抵抗推定手
段の一例で、減算部71で演算されたすべり周波数ωS と
すべり周波数推定値ωSSとの差を零とする様な二次抵抗
推定値Ｒ2Sを演算する。すべり周波数推定部73は、比例
微分制御部72で演算された二次抵抗推定値Ｒ2S、すべり
周波数制御部３で演算された一次周波数指令値ω、一次
電圧Ｖ1 、一次電流演算部５で演算された一次電流Ｉ1
及び誘導電動機１の後述する各電気定数よりすべり周波
数推定値ωSSを演算する。ベクトル制御部８は二次抵抗
推定部７で推定された二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いてベク
トル制御を行う。
【００１２】図２はすべり周波数推定部73の構成図、図
３は誘導電動機１の各電気定数から示される等価回路で
ある。なお図３では電流、電圧、インピ−ダンスをベク
トル表示で示しているが、説明中では特に指定しない限
りスカラ表示で記載する。図３に示されるように、誘導
電動機１は一次インダクタンスＺ1 と、二次インダクタ
ンスＺ2 と励磁インダクタンスＬM との並列回路とを直
列に接続したものと等価である。一次インダクタンスＺ
1 は一次抵抗Ｒ1 と一次インダクタンスＬ1 との直列回
路である。又二次インダクタンスＺ2 は二次もれインダ
クタンスＬ2 と二次抵抗Ｒ2 をすべりＳで割った純抵抗
値Ｒ2 ／Ｓとの直列回路である。図２に示されるよう
に、すべり周波数推定部73は減算部731 、一次インダク
タンス演算部732 、乗算部733 、除算部734 、トルク電
流演算部735 、除算部736 、純抵抗演算部737 、除算部
738 、乗算部739 、逆数変換部740 から構成される。減
算部731 は、一次電圧Ｖ1 と一次インダクタンスＺ1 に
よる電圧降下分との差である二次電圧Ｖ2 を演算する。
一次インダクタンスＺ1 による電圧降下分は、一次イン
ダクタンス演算部732 により一次抵抗Ｒ1 と一次インダ
クタンスＬ1 のリアクタンス値ωL1 とから数１に基づ
いて演算された一次インダクタンスＺ1 と一次電流Ｉ1
との積を乗算部733 により演算することで求まる。
３は誘導電動機１の各電気定数から示される等価回路で
ある。なお図３では電流、電圧、インピ−ダンスをベク
トル表示で示しているが、説明中では特に指定しない限
りスカラ表示で記載する。図３に示されるように、誘導
電動機１は一次インダクタンスＺ1 と、二次インダクタ
ンスＺ2 と励磁インダクタンスＬM との並列回路とを直
列に接続したものと等価である。一次インダクタンスＺ
1 は一次抵抗Ｒ1 と一次インダクタンスＬ1 との直列回
路である。又二次インダクタンスＺ2 は二次もれインダ
クタンスＬ2 と二次抵抗Ｒ2 をすべりＳで割った純抵抗
値Ｒ2 ／Ｓとの直列回路である。図２に示されるよう
に、すべり周波数推定部73は減算部731 、一次インダク
タンス演算部732 、乗算部733 、除算部734 、トルク電
流演算部735 、除算部736 、純抵抗演算部737 、除算部
738 、乗算部739 、逆数変換部740 から構成される。減
算部731 は、一次電圧Ｖ1 と一次インダクタンスＺ1 に
よる電圧降下分との差である二次電圧Ｖ2 を演算する。
一次インダクタンスＺ1 による電圧降下分は、一次イン
ダクタンス演算部732 により一次抵抗Ｒ1 と一次インダ
クタンスＬ1 のリアクタンス値ωL1 とから数１に基づ
いて演算された一次インダクタンスＺ1 と一次電流Ｉ1
との積を乗算部733 により演算することで求まる。
【００１３】
【数１】 除算部734 は励磁インダクタンスＬM に流れる励磁電流
ＩF を演算する。つまり励磁インダクタンスＬM にかか
る二次電圧Ｖ２を励磁インダクタンスＬM のリアクタン
ス値ωＬM で除することにより励磁電流ＩF が演算され
る。励磁電流ＩF のベクトル方向とトルク電流ＩT のベ
クトル方向は直角の関係にあるため、トルク電流演算部
735 により一次電流Ｉ1 と励磁電流ＩF とからトルク電
流ＩT が数２に基づいて演算される。
ＩF を演算する。つまり励磁インダクタンスＬM にかか
る二次電圧Ｖ２を励磁インダクタンスＬM のリアクタン
ス値ωＬM で除することにより励磁電流ＩF が演算され
る。励磁電流ＩF のベクトル方向とトルク電流ＩT のベ
クトル方向は直角の関係にあるため、トルク電流演算部
735 により一次電流Ｉ1 と励磁電流ＩF とからトルク電
流ＩT が数２に基づいて演算される。
【００１４】
【数２】 除算部736 は二次インピーダンスＺ2 を演算する。つま
り二次電圧Ｖ2 をトルク電流ＩT で除することにより二
次インピーダンスＺ2 が演算される。純抵抗演算部737
は二次インピーダンスＺ2 から二次もれインダクタンス
Ｌ2 を差し引いた純抵抗Ｒを演算する。純抵抗Ｒの演算
式は数３による。
り二次電圧Ｖ2 をトルク電流ＩT で除することにより二
次インピーダンスＺ2 が演算される。純抵抗演算部737
は二次インピーダンスＺ2 から二次もれインダクタンス
Ｌ2 を差し引いた純抵抗Ｒを演算する。純抵抗Ｒの演算
式は数３による。
【００１５】
【数３】 純抵抗Ｒは図３に示されるように二次抵抗Ｒ2 をすべり
Ｓで割った値である。又すべりＳはすべり周波数ωS を
一次周波数ωで割った値である。従って除算部738 で純
抵抗Ｒを乗算部739 で演算される一次周波数ωと二次抵
抗推定値Ｒ2Sとの積で除し、逆数変換部740 で逆数に変
換することですべり周波数推定値ωSSが演算できる。
Ｓで割った値である。又すべりＳはすべり周波数ωS を
一次周波数ωで割った値である。従って除算部738 で純
抵抗Ｒを乗算部739 で演算される一次周波数ωと二次抵
抗推定値Ｒ2Sとの積で除し、逆数変換部740 で逆数に変
換することですべり周波数推定値ωSSが演算できる。
【００１６】誘導電動機１をすべり周波数制御で制御す
る際は一次電圧Ｖ1 と一次周波数ωとの比を一定に制御
して、励磁電流ＩF を一定に制御する。誘導電動機１の
高速運転時は一次周波数ωが高いため、励磁インダクタ
ンスＬM にかかる二次電圧Ｖ2 を一次電圧Ｖ1 とみなす
ことができるが、誘導電動機１の低速運転時は一次周波
数ωが低いため、一次インダクタンスＺ1 による電圧降
下分が大きくなり、二次電圧Ｖ2 を一次電圧Ｖ1 とみな
すことができない。高速運転時は、一次電圧Ｖ1 と一次
周波数ωとの比を一定に制御することは、ほぼ二次電圧
Ｖ1 と一次周波数ωとの比を一定に制御することになる
ため、励磁電流ＩF （＝Ｖ2 ／ωLM）は一定となる。し
かし低速運転時は、一次電圧Ｖ1 と一次周波数ωとの比
を一定に制御しても励磁電流ＩF は一定とならない。従
ってすべり周波数制御は高速運転時には向くが低速運転
時には不向きである。そこで低速運転時にはベクトル制
御による駆動制御を行うことが有効である。特に電気車
の駆動に用いられる誘導電動機の制御に起動時又は減速
時などの低速域ではベクトル制御を用い、高速域ではす
べり周波数制御を用いることが有効である。
る際は一次電圧Ｖ1 と一次周波数ωとの比を一定に制御
して、励磁電流ＩF を一定に制御する。誘導電動機１の
高速運転時は一次周波数ωが高いため、励磁インダクタ
ンスＬM にかかる二次電圧Ｖ2 を一次電圧Ｖ1 とみなす
ことができるが、誘導電動機１の低速運転時は一次周波
数ωが低いため、一次インダクタンスＺ1 による電圧降
下分が大きくなり、二次電圧Ｖ2 を一次電圧Ｖ1 とみな
すことができない。高速運転時は、一次電圧Ｖ1 と一次
周波数ωとの比を一定に制御することは、ほぼ二次電圧
Ｖ1 と一次周波数ωとの比を一定に制御することになる
ため、励磁電流ＩF （＝Ｖ2 ／ωLM）は一定となる。し
かし低速運転時は、一次電圧Ｖ1 と一次周波数ωとの比
を一定に制御しても励磁電流ＩF は一定とならない。従
ってすべり周波数制御は高速運転時には向くが低速運転
時には不向きである。そこで低速運転時にはベクトル制
御による駆動制御を行うことが有効である。特に電気車
の駆動に用いられる誘導電動機の制御に起動時又は減速
時などの低速域ではベクトル制御を用い、高速域ではす
べり周波数制御を用いることが有効である。
【００１７】図４は一般に用いられる電気車の主回路の
概略構成図である。架線10から供給される直流電力を集
電部11で集電し、可変電圧可変周波数インバータ（以
下、ＶＶＶＦインバータという）12で３相交流電力に変
換する。この３相交流電力は誘導電動機13に供給され、
図示しない電気車の車輪に回転力を与え電気車を駆動す
る。ＶＶＶＦインバータ12を制御する装置としてインバ
ータ制御装置14が備えられ、誘導電動機13に所望の３相
交流電力を供給するように、ＶＶＶＦインバータを構成
する図示しない半導体素子の制御を行う。インバータ制
御装置14には、すべり周波数制御装置14ａとベクトル制
御装置14ｂが備えられ、誘導電動機13に備えられた回転
周波数検出部15の出力である誘導電動機13の回転周波数
ωR 、ＶＶＶＦインバータ12の３相交流出力端子に備え
られた電流検出部16ｕ，16ｖ，16ｗの出力である３相交
流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいてＶＶＶＦインバータ
の制御を行う。
概略構成図である。架線10から供給される直流電力を集
電部11で集電し、可変電圧可変周波数インバータ（以
下、ＶＶＶＦインバータという）12で３相交流電力に変
換する。この３相交流電力は誘導電動機13に供給され、
図示しない電気車の車輪に回転力を与え電気車を駆動す
る。ＶＶＶＦインバータ12を制御する装置としてインバ
ータ制御装置14が備えられ、誘導電動機13に所望の３相
交流電力を供給するように、ＶＶＶＦインバータを構成
する図示しない半導体素子の制御を行う。インバータ制
御装置14には、すべり周波数制御装置14ａとベクトル制
御装置14ｂが備えられ、誘導電動機13に備えられた回転
周波数検出部15の出力である誘導電動機13の回転周波数
ωR 、ＶＶＶＦインバータ12の３相交流出力端子に備え
られた電流検出部16ｕ，16ｖ，16ｗの出力である３相交
流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいてＶＶＶＦインバータ
の制御を行う。
【００１８】すべり周波数制御装置14ａは図１に示した
すべり周波数制御部３、一次電流演算部５、二次抵抗推
定部７を有する。電気車の低速域ではベクトル制御装置
14ｂがＶＶＶＦインバータ12を制御することになる。電
気車の高速域ではすべり周波数制御装置14ａがＶＶＶＦ
インバータ12を制御する。そこで二次抵抗推定部７によ
り二次抵抗推定値Ｒ2Sを推定する。つまり二次抵抗推定
値Ｒ2Sが実際の値と異なると、すべり周波数推定部73で
演算されたすべり周波数推定値ωSSとすべり周波数制御
部３の比例微分制御部32で演算されたすべり周波数ωS
と異なることになる。従って二次抵抗推定部７の比例微
分制御部72では、すべり周波数推定値ωSSとすべり周波
数ωS が一致するように二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算す
る。具体的にはすべり周波数ωS がすべり周波数推定値
ωSSよりも大きい際には、二次抵抗推定値Ｒ2Sを増加さ
せ、すべり周波数ωS がすべり周波数推定値ωSSよりも
小さい際には、二次抵抗推定値Ｒ2Sを減少させる。この
ように二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算し、この二次抵抗推定
値Ｒ2Sを用いてすべり周波数推定部73ですべり周波数推
定値ωSSを演算することにより、すべり周波数推定値ω
SSとすべり周波数ωSが一致すると、二次抵抗推定値Ｒ2
Sと実際の二次抵抗Ｒ2 は一致することになる。この演
算をすべり周波数制御装置14ａがＶＶＶＦインバータ12
を制御している間、常に行うことになり、温度上昇など
により変化する二次抵抗Ｒ2 を推定することができる。
電気車が減速して回転周波数検出部で検出された回転周
波数が所定値以下となった際にすべり周波数制御からベ
クトル制御へと切換え、ベクトル制御装置14ｂがＶＶＶ
Ｆインバータ12を制御する際に、切り換える直前の二次
抵抗推定値Ｒ2Sを用いてベクトル制御を行う。このよう
にベクトル制御を行う際にすべり周波数制御で正確に推
定された二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いることにより、高精
度なベクトル制御を行うことができる。
すべり周波数制御部３、一次電流演算部５、二次抵抗推
定部７を有する。電気車の低速域ではベクトル制御装置
14ｂがＶＶＶＦインバータ12を制御することになる。電
気車の高速域ではすべり周波数制御装置14ａがＶＶＶＦ
インバータ12を制御する。そこで二次抵抗推定部７によ
り二次抵抗推定値Ｒ2Sを推定する。つまり二次抵抗推定
値Ｒ2Sが実際の値と異なると、すべり周波数推定部73で
演算されたすべり周波数推定値ωSSとすべり周波数制御
部３の比例微分制御部32で演算されたすべり周波数ωS
と異なることになる。従って二次抵抗推定部７の比例微
分制御部72では、すべり周波数推定値ωSSとすべり周波
数ωS が一致するように二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算す
る。具体的にはすべり周波数ωS がすべり周波数推定値
ωSSよりも大きい際には、二次抵抗推定値Ｒ2Sを増加さ
せ、すべり周波数ωS がすべり周波数推定値ωSSよりも
小さい際には、二次抵抗推定値Ｒ2Sを減少させる。この
ように二次抵抗推定値Ｒ2Sを演算し、この二次抵抗推定
値Ｒ2Sを用いてすべり周波数推定部73ですべり周波数推
定値ωSSを演算することにより、すべり周波数推定値ω
SSとすべり周波数ωSが一致すると、二次抵抗推定値Ｒ2
Sと実際の二次抵抗Ｒ2 は一致することになる。この演
算をすべり周波数制御装置14ａがＶＶＶＦインバータ12
を制御している間、常に行うことになり、温度上昇など
により変化する二次抵抗Ｒ2 を推定することができる。
電気車が減速して回転周波数検出部で検出された回転周
波数が所定値以下となった際にすべり周波数制御からベ
クトル制御へと切換え、ベクトル制御装置14ｂがＶＶＶ
Ｆインバータ12を制御する際に、切り換える直前の二次
抵抗推定値Ｒ2Sを用いてベクトル制御を行う。このよう
にベクトル制御を行う際にすべり周波数制御で正確に推
定された二次抵抗推定値Ｒ2Sを用いることにより、高精
度なベクトル制御を行うことができる。
【００１９】なお本実施例では電気車に適用した例を説
明したが、これに限られずすべり周波数制御とベクトル
制御を併用して誘導電動機を制御する装置に適用するこ
とができる。
明したが、これに限られずすべり周波数制御とベクトル
制御を併用して誘導電動機を制御する装置に適用するこ
とができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、誘導電
動機をすべり周波数制御とベクトル制御を併用して制御
し、すべり周波数制御を行っている際に誘導電動機の二
次抵抗値を推定してこの二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うことができるので、高精度なベクトル制御を実
現することができる。
動機をすべり周波数制御とベクトル制御を併用して制御
し、すべり周波数制御を行っている際に誘導電動機の二
次抵抗値を推定してこの二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うことができるので、高精度なベクトル制御を実
現することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す誘導電動機の制御装置
の構成図である。
の構成図である。
【図２】すべり周波数演算部の構成図である。
【図３】誘導電動機の等価回路図である。
【図４】電気車の主回路概略構成図である。
１，13 誘導電動機 ２ 電源 ３ すべり周波数制御部 ４ｕ，４ｖ，４ｗ，16ｕ，16ｖ，16ｗ 電流検出部 ５ 一次電流演算部 ６，15 回転周波数検出部 ７ 二次抵抗推定部 73 すべり周波数推定部 14 インバータ制御装置 14ａ すべり周波数制御装置 14ｂ ベクトル制御装置
Claims (4)
- 【請求項１】 誘導電動機に供給される一次電流と前記
誘導電動機から所望の駆動力を得るために予め設定され
た一次電流指令値との偏差を零とするすべり周波数を演
算するすべり周波数演算手段と、 前記誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出
手段と、 前記すべり周波数と前記回転周波数とから演算された電
源周波数、一次電圧、前記一次電流、及び前記誘導電動
機の各電気定数からすべり周波数推定値を演算するすべ
り周波数推定手段と、 前記すべり周波数推定値と前記すべり周波数との偏差を
零とする前記二次抵抗値を推定する二次抵抗推定手段
と、 この二次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いて
ベクトル制御を行うベクトル制御手段とを有する誘導電
動機の制御装置。 - 【請求項２】 誘導電動機に供給される一次電流と前記
誘導電動機から所望の駆動力を得るために予め設定され
た一次電流指令値との偏差を零とするすべり周波数を演
算するすべり周波数演算手段と、 前記誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出
手段と、 前記すべり周波数と前記回転周波数とから演算された電
源周波数、この電源周波数から定まる一次電圧、前記一
次電流、及び前記誘導電動機の各電気定数から前記誘導
電動機の二次インピ−ダンスの抵抗分を演算し、前記二
次インピ−ダンスの抵抗分と前記誘導電動機の電気定数
のうち二次抵抗値とからすべり周波数推定値を演算する
すべり周波数推定手段と、 前記すべり周波数が前記すべり周波数推定値よりも大き
い際には、前記二次抵抗値を増加させ、前記すべり周波
数が前記すべり周波数推定値よりも小さい際には、前記
二次抵抗値を減少させて前記二次抵抗値を推定する二次
抵抗推定手段と、 この二次抵抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いて
ベクトル制御を行うベクトル制御手段とを有する誘導電
動機の制御装置。 - 【請求項３】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タと、 このインバータで変換された交流電力が供給される誘導
電動機と、 この誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出
手段と、 前記インバータで変換された交流電力の電流値と前記誘
導電動機から所望の駆動力を得るために設定される電流
指令値との偏差を零とするすべり周波数を演算するすべ
り周波数演算手段と、 前記すべり周波数と前記回転周波数とから演算されるイ
ンバータ周波数、前記インバータで変換された交流電力
の電圧値、前記交流電力の電流値、及び前記誘導電動機
の各電気定数からすべり周波数推定値を演算するすべり
周波数推定手段と、 前記すべり周波数推定値と前記すべり周波数との偏差を
零とする前記誘導電動機の電気定数のうち二次抵抗値を
推定する二次抵抗推定手段と、 前記回転周波数が所定値以下となった際に、前記二次抵
抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うベクトル制御手段とを有する誘導電動機の制御
装置。 - 【請求項４】 直流電力を交流電力に変換するインバー
タと、 このインバータで変換された交流電力が供給される誘導
電動機と、 この誘導電動機の回転周波数を検出する回転周波数検出
手段と、 前記インバータで変換された交流電力の電流値と前記誘
導電動機から所望の駆動力を得るために設定される電流
指令値との偏差を零とするすべり周波数を演算するすべ
り周波数演算手段と、 前記すべり周波数と前記回転周波数とから演算されるイ
ンバータ周波数、前記インバータで変換された交流電力
の電圧値、前記交流電力の電流値、及び前記誘導電動機
の各電気定数から前記誘導電動機の二次インピ−ダンス
の抵抗分を演算し、前記二次インピ−ダンスの抵抗分と
前記誘導電動機の電気定数のうち二次抵抗値とからすべ
り周波数推定値を演算するすべり周波数推定手段と、 前記すべり周波数が前記すべり周波数推定値よりも大き
い際には、前記二次抵抗値を増加させ、前記すべり周波
数が前記すべり周波数推定値よりも小さい際には、前記
二次抵抗値を減少させて前記二次抵抗値を推定する二次
抵抗推定手段と、 前記回転周波数が所定値以下となった際に、前記二次抵
抗推定手段で推定された二次抵抗値を用いてベクトル制
御を行うベクトル制御手段とを有する誘導電動機の制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14587094A JP3361885B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 誘導電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14587094A JP3361885B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 誘導電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0819300A true JPH0819300A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3361885B2 JP3361885B2 (ja) | 2003-01-07 |
Family
ID=15394965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14587094A Expired - Lifetime JP3361885B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 誘導電動機の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3361885B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057797A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| SG97891A1 (en) * | 1999-12-08 | 2003-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | Vector controller for induction motor |
| WO2008065978A1 (fr) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de moteur à induction et son procédé de commande |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP14587094A patent/JP3361885B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001057797A (ja) * | 1999-08-18 | 2001-02-27 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| SG97891A1 (en) * | 1999-12-08 | 2003-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | Vector controller for induction motor |
| WO2008065978A1 (fr) * | 2006-11-28 | 2008-06-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Dispositif de commande de moteur à induction et son procédé de commande |
| US7948201B2 (en) | 2006-11-28 | 2011-05-24 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Induction motor control device |
| JP5164025B2 (ja) * | 2006-11-28 | 2013-03-13 | 株式会社安川電機 | 誘導電動機制御装置とその制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3361885B2 (ja) | 2003-01-07 |
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