JPH0880098A - 電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
電動機のベクトル制御装置Info
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- JPH0880098A JPH0880098A JP6214434A JP21443494A JPH0880098A JP H0880098 A JPH0880098 A JP H0880098A JP 6214434 A JP6214434 A JP 6214434A JP 21443494 A JP21443494 A JP 21443494A JP H0880098 A JPH0880098 A JP H0880098A
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 20
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
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- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 13
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電動機の極低速域における制御の安定性を確
保し得る電動機のベクトル制御装置を提供すること。 【構成】 速度推定演算部９で推定した誘導電動機２の
推定速度ωr # を用いて誘導電動機２のベクトル制御を
行なうベクトル制御装置において、推定速度ωr # を監
視回路１３で監視し、この推定速度ωr # が下限レベル
設定値ωr(min)以下になった場合には関数発生器１４に
設定してある設定速度ωr * を誘導電動機２の速度とし
て用いることによりベクトル制御を行なうように構成
し、極低速域の制御の安定性を確保したものである。
保し得る電動機のベクトル制御装置を提供すること。 【構成】 速度推定演算部９で推定した誘導電動機２の
推定速度ωr # を用いて誘導電動機２のベクトル制御を
行なうベクトル制御装置において、推定速度ωr # を監
視回路１３で監視し、この推定速度ωr # が下限レベル
設定値ωr(min)以下になった場合には関数発生器１４に
設定してある設定速度ωr * を誘導電動機２の速度とし
て用いることによりベクトル制御を行なうように構成
し、極低速域の制御の安定性を確保したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電動機のベクトル制御装
置に関し、特に速度センサレス方式のものに適用して有
用なものである。
置に関し、特に速度センサレス方式のものに適用して有
用なものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来技術に係る電流制御形の速度
センサレス方式の誘導電動機のベクトル制御装置であ
る。
センサレス方式の誘導電動機のベクトル制御装置であ
る。
【０００３】同図に示すように、このベクトル制御装置
では、インバータを内蔵するＰＷＭ演算部１の出力電流
である誘導電動機２の１次電流ｉu ．ｉv ．ｉw に基づ
き三相−二相変換部３にて相数変換することにより、固
定子座標系のａ相及びｂ相検出電流ｉ1a，ｉ1bを求め、
さらに座標変換部４にて出力周波数に同期して回転する
同期回転座標系の励磁軸及びトルク軸検出電流ｉ1d，ｉ
1qに変換する。
では、インバータを内蔵するＰＷＭ演算部１の出力電流
である誘導電動機２の１次電流ｉu ．ｉv ．ｉw に基づ
き三相−二相変換部３にて相数変換することにより、固
定子座標系のａ相及びｂ相検出電流ｉ1a，ｉ1bを求め、
さらに座標変換部４にて出力周波数に同期して回転する
同期回転座標系の励磁軸及びトルク軸検出電流ｉ1d，ｉ
1qに変換する。
【０００４】電流制御演算部５では、励磁軸指令電流ｉ
1d * 及び励磁軸検出電流ｉ1dと、トルク軸指令電流ｉ1q
* 及びトルク軸検出電流ｉ1qとがそれぞれ一致するよう
にＰＩ制御を行なって励磁軸指令電圧Ｖ1d * とトルク軸
指令電圧Ｖ1q * を算出する。
1d * 及び励磁軸検出電流ｉ1dと、トルク軸指令電流ｉ1q
* 及びトルク軸検出電流ｉ1qとがそれぞれ一致するよう
にＰＩ制御を行なって励磁軸指令電圧Ｖ1d * とトルク軸
指令電圧Ｖ1q * を算出する。
【０００５】電圧リミット演算部６は、上記励磁軸指令
電圧Ｖ1d * とトルク軸指令電圧Ｖ1q * とを入力してこれ
ら励磁軸及びトルク軸指令電圧Ｖ1d * ，Ｖ1q * の電圧リ
ミット処理を行なう。
電圧Ｖ1d * とトルク軸指令電圧Ｖ1q * とを入力してこれ
ら励磁軸及びトルク軸指令電圧Ｖ1d * ，Ｖ1q * の電圧リ
ミット処理を行なう。
【０００６】座標変換部７は、電圧リミット処理を行な
った励磁軸及びトルク軸指令電圧Ｖ 1d * ，Ｖ1q * を固定
子座標系のａ相及びｂ相指令電圧Ｖ1a * ，Ｖ1b * に変換
してＰＷＭ演算部１に供給する。
った励磁軸及びトルク軸指令電圧Ｖ 1d * ，Ｖ1q * を固定
子座標系のａ相及びｂ相指令電圧Ｖ1a * ，Ｖ1b * に変換
してＰＷＭ演算部１に供給する。
【０００７】磁束演算部８はａ相及びｂ相検出電流
ｉ1a，ｉ1bと、ａ相及びｂ相指令電圧Ｖ 1a * ，Ｖ1b * に
基づきａ相及びｂ相推定磁束λ2a # ，λ2b # を算出す
る。速度推定演算部９は、ａ相及びｂ相推定磁束
λ2a # ，λ2b # に基づき誘導電動機２の推定速度ωr #
を算出する。
ｉ1a，ｉ1bと、ａ相及びｂ相指令電圧Ｖ 1a * ，Ｖ1b * に
基づきａ相及びｂ相推定磁束λ2a # ，λ2b # を算出す
る。速度推定演算部９は、ａ相及びｂ相推定磁束
λ2a # ，λ2b # に基づき誘導電動機２の推定速度ωr #
を算出する。
【０００８】すべり演算部１０は、励磁軸及びトルク軸
指令電流ｉ1d * ，ｉ1q * に基づきすべり角周波数指令値
ωs * を算出する。加算器１１は推定速度ωr # と角周
波数指令値ωs * とを加算して電源角周波数ω0 を求
め、電流制御演算部５に供給する。位相演算部１２は電
源角周波数ω0 を積分して基本位相角θ0 を算出する。
この基本位相角θ0 は座標変換部４，７で使用する単位
ベクトル（sin θ0 ，cos θ0 ）を作り出すためのもの
である。
指令電流ｉ1d * ，ｉ1q * に基づきすべり角周波数指令値
ωs * を算出する。加算器１１は推定速度ωr # と角周
波数指令値ωs * とを加算して電源角周波数ω0 を求
め、電流制御演算部５に供給する。位相演算部１２は電
源角周波数ω0 を積分して基本位相角θ0 を算出する。
この基本位相角θ0 は座標変換部４，７で使用する単位
ベクトル（sin θ0 ，cos θ0 ）を作り出すためのもの
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述の如きベクトル制
御装置においては、誘導電動機２の速度が極低速域の場
合、出力電力値は非常に小さい値になる。すなわち、一
般に、ＩＧＢＴ等を使用するインバータでは、その半導
体素子の順方向電圧降下分や上下アームの短絡防止期間
により出力電圧の指令値と実際値との間に誤差が発生す
る。
御装置においては、誘導電動機２の速度が極低速域の場
合、出力電力値は非常に小さい値になる。すなわち、一
般に、ＩＧＢＴ等を使用するインバータでは、その半導
体素子の順方向電圧降下分や上下アームの短絡防止期間
により出力電圧の指令値と実際値との間に誤差が発生す
る。
【００１０】したがって、出力電圧の小さくなる極低速
域においては、上述の電圧誤差の影響が非常に大きくな
ってくる。
域においては、上述の電圧誤差の影響が非常に大きくな
ってくる。
【００１１】一方、上述の如き速度センサレス方式にお
いて、速度推定の演算値は、指令電圧と実際の出力電圧
が一致するものと仮定して用いている。したがって上述
の如き理由のために電圧誤差が大きくなると推定速度の
誤差も増大して制御不安定の原因となる。
いて、速度推定の演算値は、指令電圧と実際の出力電圧
が一致するものと仮定して用いている。したがって上述
の如き理由のために電圧誤差が大きくなると推定速度の
誤差も増大して制御不安定の原因となる。
【００１２】本発明は、上記従来技術に鑑み、電動機の
極低速域における制御の安定性を確保し得る電動機のベ
クトル制御装置を提供することを目的とする。
極低速域における制御の安定性を確保し得る電動機のベ
クトル制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、電動機に供給する１次電流を検出して三相
−二相変換を行ない、さらに出力周波数に同期して回転
する同期回転座標系の励磁軸検出電流及びトルク軸検出
電流に変換するとともに、電流制御演算部で、励磁軸指
令電流及び励磁軸検出電流とトルク軸指令電流及びトル
ク軸検出電流とがそれぞれ一致するよう演算を行なって
励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を算出し、さらに
これら励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を所定の座
標軸変換を行なってＰＷＭ演算部に入力し、このＰＷＭ
演算部の出力電流として上記電動機の１次電流を得る一
方、上記１次電流を三相−二相変換して得るａ相検出電
流及びｂ相検出電流と、上記励磁軸指令電圧及びトルク
軸指令電圧をそれぞれ座標変換して得るａ相指令電圧及
びｂ相指令電圧とに基づき電動機の速度を推定する速度
推定部を有する電動機のベクトル制御装置において、速
度推定部の出力信号である電動機の推定速度と、予め設
定した下限レベル設定値とを比較し、推定速度が下限レ
ベル設定値以下になった場合には上記推定速度の代わり
に関数発生手段の出力信号である設定速度を用いるよう
スイッチ手段を切換える監視手段を有することを特徴と
する。
明の構成は、電動機に供給する１次電流を検出して三相
−二相変換を行ない、さらに出力周波数に同期して回転
する同期回転座標系の励磁軸検出電流及びトルク軸検出
電流に変換するとともに、電流制御演算部で、励磁軸指
令電流及び励磁軸検出電流とトルク軸指令電流及びトル
ク軸検出電流とがそれぞれ一致するよう演算を行なって
励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を算出し、さらに
これら励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を所定の座
標軸変換を行なってＰＷＭ演算部に入力し、このＰＷＭ
演算部の出力電流として上記電動機の１次電流を得る一
方、上記１次電流を三相−二相変換して得るａ相検出電
流及びｂ相検出電流と、上記励磁軸指令電圧及びトルク
軸指令電圧をそれぞれ座標変換して得るａ相指令電圧及
びｂ相指令電圧とに基づき電動機の速度を推定する速度
推定部を有する電動機のベクトル制御装置において、速
度推定部の出力信号である電動機の推定速度と、予め設
定した下限レベル設定値とを比較し、推定速度が下限レ
ベル設定値以下になった場合には上記推定速度の代わり
に関数発生手段の出力信号である設定速度を用いるよう
スイッチ手段を切換える監視手段を有することを特徴と
する。
【００１４】
【作用】上記構成の本発明によれば、電動機の推定速度
が所定値以下になった場合には、この推定速度の代わり
に、関数発生手段が発生する設定速度を用いて電動機を
運転する。
が所定値以下になった場合には、この推定速度の代わり
に、関数発生手段が発生する設定速度を用いて電動機を
運転する。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
明する。
【００１６】図１は本発明の第１の実施例を示すブロッ
ク線図である。同図中、図３と同一部分には同一番号を
付し重複する説明は省略する。
ク線図である。同図中、図３と同一部分には同一番号を
付し重複する説明は省略する。
【００１７】図１に示すように、本実施例は、図３に示
す電流制御形の速度センサレス方式の誘導電動機のベク
トル制御装置に監視回路１３、関数発生器１４及び切換
スイッチ１５を追加したものである。
す電流制御形の速度センサレス方式の誘導電動機のベク
トル制御装置に監視回路１３、関数発生器１４及び切換
スイッチ１５を追加したものである。
【００１８】監視回路１３は、速度推定演算部９の出力
信号である推定速度ωr # と予め設定した下限レベル設
定値ωr(min)とを比較し、ωr # ＜ωr(min)となったと
き切換スイッチ１５を関数発生器１４側に切換えるよう
に構成してある。このとき、下限レベル設定値ωr(min)
は誘導電動機２の安定制御を保証し得る最低速の値を考
慮して設定してある。
信号である推定速度ωr # と予め設定した下限レベル設
定値ωr(min)とを比較し、ωr # ＜ωr(min)となったと
き切換スイッチ１５を関数発生器１４側に切換えるよう
に構成してある。このとき、下限レベル設定値ωr(min)
は誘導電動機２の安定制御を保証し得る最低速の値を考
慮して設定してある。
【００１９】関数発生器１４は回転方向指令に基づき正
転時及び逆転時に対応して符号が逆で且つ絶対値が等し
い設定速度ωr * を誘導電動機２の速度情報として切換
スイッチ１５を介して加算機１１に供給するように構成
してある。このときの設定速度ωr * は、その最大値が
下限レベル設定値ωr(min)と等しくなるように設定して
ある。また、本実施例における設定速度ωr * は、図中
に示すように、時間とともに漸増し、所定時間の経過後
に一定値に達するような特性を持つ。この関数発生器１
４の特性をどの様に設定するかは任意であるが、本実施
例のような特性をもたせた場合には誘導電動機２の始動
時の速度の立上げをショックレスで行なうことができ
る。
転時及び逆転時に対応して符号が逆で且つ絶対値が等し
い設定速度ωr * を誘導電動機２の速度情報として切換
スイッチ１５を介して加算機１１に供給するように構成
してある。このときの設定速度ωr * は、その最大値が
下限レベル設定値ωr(min)と等しくなるように設定して
ある。また、本実施例における設定速度ωr * は、図中
に示すように、時間とともに漸増し、所定時間の経過後
に一定値に達するような特性を持つ。この関数発生器１
４の特性をどの様に設定するかは任意であるが、本実施
例のような特性をもたせた場合には誘導電動機２の始動
時の速度の立上げをショックレスで行なうことができ
る。
【００２０】かかる実施例においては、ωr # ＜ω
r(min)の極低速域では関数発生器１４の出力信号である
設定速度ωr * を誘導電動機２の速度として用いること
により所定のベクトル制御を行なう。
r(min)の極低速域では関数発生器１４の出力信号である
設定速度ωr * を誘導電動機２の速度として用いること
により所定のベクトル制御を行なう。
【００２１】それ以外の通常時には従来と同様の推定速
度ωr # を用いたベクトル制御を行なう。
度ωr # を用いたベクトル制御を行なう。
【００２２】図２は本発明の第２の実施例を示すブロッ
ク線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を
付し重複する説明は省略する。
ク線図である。同図中、図１と同一部分には同一番号を
付し重複する説明は省略する。
【００２３】図２に示すように、本実施例は、図１に示
す電流制御形の速度センサレス方式の誘導電動機のベク
トル制御装置における磁束演算部８及び速度推定演算部
９から成る速度推定部を同一次元磁束オブザーバ１６及
び速度推定演算部１７で構成したものである。
す電流制御形の速度センサレス方式の誘導電動機のベク
トル制御装置における磁束演算部８及び速度推定演算部
９から成る速度推定部を同一次元磁束オブザーバ１６及
び速度推定演算部１７で構成したものである。
【００２４】同一次元磁束オブザーバ１６は、ａ相及び
ｂ相検出電流とａ相及びｂ相指令電圧Ｖ1a * ，Ｖ1b * と
をフィードバックされた推定速度ωr # とともに処理し
てａ相及びｂ相推定磁束λ2a # ，λ2b # とａ相及びｂ相
推定電流ｉ1a # ，ｉ1b # とを算出し、速度推定演算部１
７に供給する。速度推定演算部１７は、ａ相及びｂ相推
定磁束λ2a # ，λ2b # とａ相及びｂ相推定電流ｉ1a # ，
ｉ1b # に基づき推定速度ωr # を算出する。
ｂ相検出電流とａ相及びｂ相指令電圧Ｖ1a * ，Ｖ1b * と
をフィードバックされた推定速度ωr # とともに処理し
てａ相及びｂ相推定磁束λ2a # ，λ2b # とａ相及びｂ相
推定電流ｉ1a # ，ｉ1b # とを算出し、速度推定演算部１
７に供給する。速度推定演算部１７は、ａ相及びｂ相推
定磁束λ2a # ，λ2b # とａ相及びｂ相推定電流ｉ1a # ，
ｉ1b # に基づき推定速度ωr # を算出する。
【００２５】本実施例でも、上記第１の実施例と同様に
極低速域では関数発生器１４の出力信号である設定速度
ωr * を用いて、また通常時には推定速度ωr # を用い
てそれぞれベクトル制御を行なう。
極低速域では関数発生器１４の出力信号である設定速度
ωr * を用いて、また通常時には推定速度ωr # を用い
てそれぞれベクトル制御を行なう。
【００２６】
【発明の効果】以上実施例とともに具体的に説明したよ
うに、本発明によれば以下の効果を奏する。
うに、本発明によれば以下の効果を奏する。
【００２７】（１）推定速度が監視手段の下限レベル設
定値以下の場合、推定速度の代わりに関数発生手段にて
生成される設定速度を用いるので、出力周波数が安定す
る。
定値以下の場合、推定速度の代わりに関数発生手段にて
生成される設定速度を用いるので、出力周波数が安定す
る。
【００２８】（２）推定速度が監視手段の下限レベル設
定値以下の場合にでも、トルク電流指令に応じて電流制
御部出力の指令電圧が比例して出力され、且つ、トルク
電流指令に応じたすべり周波数が出力されるので、所望
のモータトルクを発生することが可能となる。これによ
り電動機は加速動作となり、電動機速度が監視手段の下
限レベル値設定値を越えれば通常の速度センサレス制御
モードにスムーズに移行することが可能である。
定値以下の場合にでも、トルク電流指令に応じて電流制
御部出力の指令電圧が比例して出力され、且つ、トルク
電流指令に応じたすべり周波数が出力されるので、所望
のモータトルクを発生することが可能となる。これによ
り電動機は加速動作となり、電動機速度が監視手段の下
限レベル値設定値を越えれば通常の速度センサレス制御
モードにスムーズに移行することが可能である。
【００２９】（３）始動時には、推定速度が下限レベル
設定値の速度値よりも小さいので関数発生手段から速度
指令値である推定速度が出力されるが、この場合にでも
クッションにて推定速度を立ちあげるので電動機に過大
な電流が流れるのを抑制でき、電気自動車適用の場合に
おいては急激なモータのトルク出力を防止できる。
設定値の速度値よりも小さいので関数発生手段から速度
指令値である推定速度が出力されるが、この場合にでも
クッションにて推定速度を立ちあげるので電動機に過大
な電流が流れるのを抑制でき、電気自動車適用の場合に
おいては急激なモータのトルク出力を防止できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック線図。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック線図。
【図３】従来技術を示すブロック線図。
１ ＰＷＭ演算部 ２ 誘導電動機 ３ 三相−二相変換部 ４，７ 座標変換部 ５ 電流制御演算部 ６ 電圧リミット演算部 ８ 磁束演算部 ９ 速度推定演算部 １０ すべり演算部 １１ 加算器 １２ 位相演算部 １３ 監視回路 １４ 関数発生器 １５ スイッチ １６ 同一次元磁束オブザーバ １７ 速度推定演算部 ｉ1d 励磁軸検出電流 ｉ1q トルク軸検出電流 ｉ1d * 励磁軸指令電流 ｉ1q * トルク軸指令電流 ωr # 推定速度 ωr(min) 下限レベル設定値 ωr * 設定速度
Claims (5)
- 【請求項１】 電動機に供給する１次電流を検出して三
相−二相変換を行ない、さらに出力周波数に同期して回
転する同期回転座標系の励磁軸検出電流及びトルク軸検
出電流に変換するとともに、電流制御演算部で、励磁軸
指令電流及び励磁軸検出電流とトルク軸指令電流及びト
ルク軸検出電流とがそれぞれ一致するよう演算を行なっ
て励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を算出し、さら
にこれら励磁軸指令電圧及びトルク軸指令電圧を所定の
座標軸変換を行なってＰＷＭ演算部に入力し、このＰＷ
Ｍ演算部の出力電流として上記電動機の１次電流を得る
一方、上記１次電流を三相−二相変換して得るａ相検出
電流及びｂ相検出電流と、上記励磁軸指令電圧及びトル
ク軸指令電圧をそれぞれ座標変換して得るａ相指令電圧
及びｂ相指令電圧とに基づき電動機の速度を推定する速
度推定部を有する電動機のベクトル制御装置において、 速度推定部の出力信号である電動機の推定速度と、予め
設定した下限レベル設定値とを比較し、推定速度が下限
レベル設定値以下になった場合には上記推定速度の代わ
りに関数発生手段の出力信号である設定速度を用いるよ
うスイッチ手段を切換える監視手段を有することを特徴
とする電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項２】 上記速度推定部は、ａ相検出電流及びｂ
相検出電流と、ａ相指令電圧及びｂ相指令電圧とに基づ
きａ相推定磁束及びｂ相推定磁束を算出する磁束演算部
と、ａ相推定磁束及びｂ相推定磁束に基づき上記電動機
の推定速度を算出する速度推定演算部とで構成したこと
を特徴とする［請求項１］に記載する電動機のベクトル
制御装置。 - 【請求項３】 上記速度推定部は、ａ相検出電流及びｂ
相検出電流と、ａ相指令電圧及びｂ相指令電圧とをフィ
ードバックされた推定速度とともに処理してａ相推定磁
束及びｂ相推定磁束とａ相推定電流及びｂ相推定電流と
を算出する同一次元磁束オブザーバと、これらａ相推定
磁束及びｂ相推定磁束とａ相推定電流及びｂ相推定電流
とに基づき推定速度を算出する速度推定演算部とで構成
したことを特徴とする［請求項１］に記載する電動機の
ベクトル制御装置。 - 【請求項４】 上記関数発生手段の出力信号である設定
速度は、時間の経過とともにその値が漸増して一定値に
至る特性を有することを特徴とする［請求項１］〜［請
求項３］に記載する電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項５】 上記設定速度の最大値は上記下限レベル
設定値に一致することを特徴とする［請求項１］〜［請
求項４］に記載する電動機のベクトル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6214434A JPH0880098A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6214434A JPH0880098A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 電動機のベクトル制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0880098A true JPH0880098A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16655725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6214434A Pending JPH0880098A (ja) | 1994-09-08 | 1994-09-08 | 電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0880098A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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