JPH082198B2 - 誘導電動機の可変速制御装置 - Google Patents
誘導電動機の可変速制御装置Info
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- JPH082198B2 JPH082198B2 JP59047689A JP4768984A JPH082198B2 JP H082198 B2 JPH082198 B2 JP H082198B2 JP 59047689 A JP59047689 A JP 59047689A JP 4768984 A JP4768984 A JP 4768984A JP H082198 B2 JPH082198 B2 JP H082198B2
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- inverter
- current
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、電圧形インバータによる誘導電動機の可変
速制御装置に関する。
速制御装置に関する。
（従来技術と問題点） この種の制御方式として、第１図に示すPWM（パルス
幅変調）方式インバータがよく知られている。整流器１
に得る電流電力をコンデンサ２で平滑してインバータ３
の直流入力とし、インバータ３の各相スイツチ素子を正
弦波PW波形に従つて制御することで負荷としての誘導電
動機４に周波数と電圧比を一定にした交流の一次電圧を
供給する。制御装置はオープンループ方式とされ、速度
設定器５の速度指令電圧を速度（ｆ）−電圧（Ｖ）の比
にした係数器６を通して電圧制御発振器７の正弦波出力
周波数制御信号とし、一方速度指令電圧をインバータ３
の出力電圧検出器８の検出値と比較しその偏差を電圧制
御増幅器９で演算して発振器７の正弦波出力電圧制御信
号とし、搬送波としての三角波発生器11からの三角波入
力とするPWM波形演算器10の変調入力として正弦波を与
えることで周波数と電圧の比（f/V）一定のPWM波形を
得、このPWM波形をインバータ３の各相スイツチ素子の
オン・オフ制御信号にする。
幅変調）方式インバータがよく知られている。整流器１
に得る電流電力をコンデンサ２で平滑してインバータ３
の直流入力とし、インバータ３の各相スイツチ素子を正
弦波PW波形に従つて制御することで負荷としての誘導電
動機４に周波数と電圧比を一定にした交流の一次電圧を
供給する。制御装置はオープンループ方式とされ、速度
設定器５の速度指令電圧を速度（ｆ）−電圧（Ｖ）の比
にした係数器６を通して電圧制御発振器７の正弦波出力
周波数制御信号とし、一方速度指令電圧をインバータ３
の出力電圧検出器８の検出値と比較しその偏差を電圧制
御増幅器９で演算して発振器７の正弦波出力電圧制御信
号とし、搬送波としての三角波発生器11からの三角波入
力とするPWM波形演算器10の変調入力として正弦波を与
えることで周波数と電圧の比（f/V）一定のPWM波形を
得、このPWM波形をインバータ３の各相スイツチ素子の
オン・オフ制御信号にする。
このような電動機のf/V一定の可変速制御装置におい
ては出力トルクが振動的になる不安定領域が存在する問
題があつた。第２図はその態様を示し、f/V＝Ｋの一定
制御において、破線領域U1,U2で示すような不安定領域
が存在し、この領域U1,U2は負荷のCD2,電動機定数，負
荷の大きさなどで変り、特に軽いGD2,軽負荷のときに不
安定になり易い傾向がある。このため、従来はf/Vの値
Ｋを個別に調整したり、GD2を追加することが行なわれ
ているが、調整に手間取るしコスト高になる問題があつ
た。
ては出力トルクが振動的になる不安定領域が存在する問
題があつた。第２図はその態様を示し、f/V＝Ｋの一定
制御において、破線領域U1,U2で示すような不安定領域
が存在し、この領域U1,U2は負荷のCD2,電動機定数，負
荷の大きさなどで変り、特に軽いGD2,軽負荷のときに不
安定になり易い傾向がある。このため、従来はf/Vの値
Ｋを個別に調整したり、GD2を追加することが行なわれ
ているが、調整に手間取るしコスト高になる問題があつ
た。
上述の不安定状態は、電動機の一次電圧制御に電動機
の二次磁束と二次電流（トルク分電流）が過渡状態にお
いて互に干渉することによる。即ち、電動機の発生トル
クは磁束と電流とがなす角度θが一定であれば両者の積
に比例し、角度θが90゜（磁束と二次電流が直交）であ
れば最大トルクになるし相互干渉が無くなるのに対し、
上記誘導電動機制御では磁束分とトル分電流を一緒にし
た一次電圧として供給するために可変速過渡状態で角度
θの一定性がくずれて発生トルクに変動を生じる。
の二次磁束と二次電流（トルク分電流）が過渡状態にお
いて互に干渉することによる。即ち、電動機の発生トル
クは磁束と電流とがなす角度θが一定であれば両者の積
に比例し、角度θが90゜（磁束と二次電流が直交）であ
れば最大トルクになるし相互干渉が無くなるのに対し、
上記誘導電動機制御では磁束分とトル分電流を一緒にし
た一次電圧として供給するために可変速過渡状態で角度
θの一定性がくずれて発生トルクに変動を生じる。
この問題を解消するものとして、磁束とトルク電流分
を常に直交させようとするベクル制御があり、そのうち
電動機の一次電圧制御方式で一次電圧の大きさと位相の
制御によつて磁束と電流分を非干渉に常に直交させる非
干渉ベクトル制御方式が提案されている（例えば特願昭
58−39434号）。この制御方式はトルク指令に対し一次
電圧の大きさ、位相、周波数を制御するが、複雑な演算
を必要とするし電動機速度を検出することを必要とす
る。
を常に直交させようとするベクル制御があり、そのうち
電動機の一次電圧制御方式で一次電圧の大きさと位相の
制御によつて磁束と電流分を非干渉に常に直交させる非
干渉ベクトル制御方式が提案されている（例えば特願昭
58−39434号）。この制御方式はトルク指令に対し一次
電圧の大きさ、位相、周波数を制御するが、複雑な演算
を必要とするし電動機速度を検出することを必要とす
る。
（発明の目的） 本発明は、上述までの事情に鑑みてなされたもので、
負荷態様に拘らず比較的簡単な演算処理でオープンルー
プ方式のインバータによる安定運転を可能にした制御装
置を提供することを目的とする。
負荷態様に拘らず比較的簡単な演算処理でオープンルー
プ方式のインバータによる安定運転を可能にした制御装
置を提供することを目的とする。
（発明の概要） 本発明は、インバータの直流電流からトルク分電流を
検出し、このトルク分電流の変化率でインバータ運転周
波数及び電圧を補正することを特徴とする。
検出し、このトルク分電流の変化率でインバータ運転周
波数及び電圧を補正することを特徴とする。
（発明の原理的な説明） 電圧制御によるベクトル制御ではトルクを変える際に
電圧の位相を制御するが等価的に周波数ω０を過渡的に
制御しても良い。これを以下に説明する。まず位相と
角周波数ω０には次の関係がある。
電圧の位相を制御するが等価的に周波数ω０を過渡的に
制御しても良い。これを以下に説明する。まず位相と
角周波数ω０には次の関係がある。
一方、電動機の一次電圧を２軸に分け、磁束軸電圧
e0,トルク軸電圧eTとすると、両電圧には非干渉制御の
ためには前述の制御方式に説明されるように次の関係に
する必要がある。
e0,トルク軸電圧eTとすると、両電圧には非干渉制御の
ためには前述の制御方式に説明されるように次の関係に
する必要がある。
ここで、r1は電動機の一次抵抗、i0は磁束電流分、Ｌ
σは等価漏れインダクタンス、iTはトルク電流分、L1は
一次インダクタンスである。
σは等価漏れインダクタンス、iTはトルク電流分、L1は
一次インダクタンスである。
これら両電圧e0,eTにするときの一次電圧位相は となり、トルク電流分iTに対する角周波数ω０の変化分
△ω０は 但し、Ｖは一次電圧ベクトルの大きさで 上述の（４）式から、トルク電流iTの変化に対しては周
波数ω０の変化に相関し、位相の変更に代えて周波数
ω０を過渡的に制御して磁束と二次電流を直交させるす
なわち干渉分のない安定運転を可能にする。そして、ω
０の制御における制御量は（４）式に従つて調整すれば
良いことになる。
△ω０は 但し、Ｖは一次電圧ベクトルの大きさで 上述の（４）式から、トルク電流iTの変化に対しては周
波数ω０の変化に相関し、位相の変更に代えて周波数
ω０を過渡的に制御して磁束と二次電流を直交させるす
なわち干渉分のない安定運転を可能にする。そして、ω
０の制御における制御量は（４）式に従つて調整すれば
良いことになる。
ここで、トルク電流分iTの検出としてはインバータ３
の直流電流から検出できる。本発明の一実施例としての
第３図に示すように、インバータ３の直流電圧Vd,直流
電流idとすると、インバータ３及び電動機４の変換効率
100％として電動機の出力Ｐ及びトルクＴは の関係にあり、トルク電流分iTは電圧Vdを一定とすると
次の（８）式の関係にある。
の直流電流から検出できる。本発明の一実施例としての
第３図に示すように、インバータ３の直流電圧Vd,直流
電流idとすると、インバータ３及び電動機４の変換効率
100％として電動機の出力Ｐ及びトルクＴは の関係にあり、トルク電流分iTは電圧Vdを一定とすると
次の（８）式の関係にある。
従つて、トルク電流分iTの検出は直流電流Idと角周波
数ω０の比Id/ω０に比例し、直流電流Idからトルク電
流分iTを検出できる。
数ω０の比Id/ω０に比例し、直流電流Idからトルク電
流分iTを検出できる。
なお、直流電圧Vdが定格値Vdoに対して変動する場合
は電流Idを次の（９）式から補正すれば良い。
は電流Idを次の（９）式から補正すれば良い。
ここで、Id′は電流Idを補正してトルク電流分iTの演
算に供する電流、Idは直流電流検出値であり、この
（９）式はId′・Vdo＝Id・Vdに基づいている。
算に供する電流、Idは直流電流検出値であり、この
（９）式はId′・Vdo＝Id・Vdに基づいている。
（実施例） 第３図は本発明の一実施例を示す装置構成図であり、
同図が第１図と異なる部分は速度指令の補正回路12を設
けた点にある。この補正回路12は、インバータ３の直流
電流検出器121と、この検出器121の検出電流Idを角周波
数ω０として係数器６の入力になる周波数指令で割算
（Id/ω０∝iT）する割算器122と、この割算器122の出
力を微分（diT）する微分回路123と、この微分回路123
の出力を前述の（４）式に従つて角周波数変化分△ω０
に変換演算する演算回路124とで構成される。そして、
補正回路12の出力△ω０を設定器５の出力に加算する。
同図が第１図と異なる部分は速度指令の補正回路12を設
けた点にある。この補正回路12は、インバータ３の直流
電流検出器121と、この検出器121の検出電流Idを角周波
数ω０として係数器６の入力になる周波数指令で割算
（Id/ω０∝iT）する割算器122と、この割算器122の出
力を微分（diT）する微分回路123と、この微分回路123
の出力を前述の（４）式に従つて角周波数変化分△ω０
に変換演算する演算回路124とで構成される。そして、
補正回路12の出力△ω０を設定器５の出力に加算する。
このような補正回路12を設けることにより、可変速制
御のために速度設定器５を調整するもその過渡時に電動
機４の磁束分と二次電流分を常に互いに直交させる補正
をし、比干渉ベクトル制御と同様に磁束分と二次電流分
とが互いに非干渉になつて不安定運転を無くす。
御のために速度設定器５を調整するもその過渡時に電動
機４の磁束分と二次電流分を常に互いに直交させる補正
をし、比干渉ベクトル制御と同様に磁束分と二次電流分
とが互いに非干渉になつて不安定運転を無くす。
（発明の効果） 以上のとおり、本発明によれば、一次電圧制御による
オープンループの可変速制御においても、トルクの不安
定現象を解消できる効果がある。そして、安定化制御に
直流電流の検出値から演算で求めることができ、補正回
路構成を容易にする効果がある。
オープンループの可変速制御においても、トルクの不安
定現象を解消できる効果がある。そして、安定化制御に
直流電流の検出値から演算で求めることができ、補正回
路構成を容易にする効果がある。
第１図は従来の誘導電動機の可変速制御装置構成図、第
２図は第１図における不安定運転領域を示す図、第３図
は本発明の一実施例を示す装置構成図である。 ３……インバータ、４……誘導電動機、５……速度設定
器、６……係数器、７……電圧制御発振器、９……電圧
制御増幅器、10……PWM波形演算器、11……三角波発生
器、12……補正回路、121……電流検出器、122……割算
器、123……微分回路、124……演算回路。
２図は第１図における不安定運転領域を示す図、第３図
は本発明の一実施例を示す装置構成図である。 ３……インバータ、４……誘導電動機、５……速度設定
器、６……係数器、７……電圧制御発振器、９……電圧
制御増幅器、10……PWM波形演算器、11……三角波発生
器、12……補正回路、121……電流検出器、122……割算
器、123……微分回路、124……演算回路。
Claims (2)
- 【請求項１】誘導電動機を電圧形インバータで駆動し、
速度設定値に応じて該インバータの運転周波数及び該周
波数と一定の比を持つ電圧を制御する可変速制御装置に
おいて、上記インバータの直流電流を検出する直流電流
検出器と、この検出器の検出電流を運転周波数指令で割
算して上記電動機のトルク電流分に比例した値を得る割
算器と、この割算器に得るトルク電流分を微分してトル
ク電流の変化分を得る微分回路と、この微分回路に得る
トルク電流の変化分を上記電動機の角周波数変化分に変
換演算して上記運転周波数及び電圧の補正信号とする演
算回路とを備えたことを特徴とする誘導電動機の可変速
制御装置。 - 【請求項２】上記インバータの直流電流の検出は、イン
バータの定格直流電圧での値に換算する手段を備えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機
の可変速制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047689A JPH082198B2 (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047689A JPH082198B2 (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194791A JPS60194791A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH082198B2 true JPH082198B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=12782252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59047689A Expired - Fee Related JPH082198B2 (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH082198B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2594968B2 (ja) * | 1987-09-07 | 1997-03-26 | 富士電機株式会社 | 誘導電動機の駆動制御装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56110497A (en) * | 1980-02-01 | 1981-09-01 | Toshiba Corp | Control circuit of inverter for driving motor |
| JPS5749392A (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-23 | Toshiba Corp | Inverter controlling circuit for driving motor |
| JPS5941194A (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-07 | Fuji Electric Co Ltd | 交流電動機の乱調防止方式 |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP59047689A patent/JPH082198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60194791A (ja) | 1985-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |