JPH0884500A - Speed sensorless vector controller for induction motor - Google Patents

Speed sensorless vector controller for induction motor

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JPH0884500A
JPH0884500A JP6217029A JP21702994A JPH0884500A JP H0884500 A JPH0884500 A JP H0884500A JP 6217029 A JP6217029 A JP 6217029A JP 21702994 A JP21702994 A JP 21702994A JP H0884500 A JPH0884500 A JP H0884500A
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JP
Japan
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value
speed
primary
motor speed
command value
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Application number
JP6217029A
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Japanese (ja)
Inventor
Katashige Yamada
堅滋 山田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0884500A publication Critical patent/JPH0884500A/en
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Abstract

PURPOSE: To control the speed and torque of an induction motor accurately even in a very low speed region. CONSTITUTION: A speed adaptive secondary flux observer comprising a flux observer 4 of same dimension and a speed adaptive mechanism 7 estimates the actual speed of an induction motor 1 and a current control section is controlled by means of a comparison error signal between an estimated motor speed ωr # and motor speed command ωr #. A PWM control converter 2 at the current control section compares primary voltage control command voltages vu , vv , vw with a carrier signal (triangular wave signal) and performs PWM control of an inverter depending on the comparison result. A PWM control inverter 2 sets the frequency of carrier signal at a conventional high level when an estimated motor speed ωr # is higher than a set value and decreases the frequency of carrier signal when the estimated motor speed ωr # drops below the set value.

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、誘導電動機の速度セン
サレスベクトル制御装置に係り、低速度域でも安定した
速度制御ができると共に、正確なトルク制御ができるよ
うに工夫したものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a speed sensorless vector control device for an induction motor, and is devised so that stable speed control can be performed even in a low speed range and accurate torque control can be performed.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘導電動機の高性能な速度制御方式とし
て、すべり周波数制御形のベクトル制御方法が普及し、
これを速度センサ無しで制御する速度センサレスベクト
ル制御方法が知られている。
2. Description of the Related Art A slip frequency control type vector control method has become popular as a high performance speed control method for induction motors.
A speed sensorless vector control method for controlling this without a speed sensor is known.

【0003】図7は、速度適応2次磁束オブザーバを使
用して誘導電動機の実速度を推定する、従来の誘導電動
機の速度センサレスベクトル制御装置の制御システムを
示すものである。
FIG. 7 shows a control system of a conventional speed sensorless vector controller for an induction motor, which estimates the actual speed of the induction motor using a speed adaptive secondary magnetic flux observer.

【0004】まず、図7を用いて、誘導電動機1の電動
機速度(回転角周波数ωr )の推定について説明をす
る。
First, the estimation of the motor speed (rotational angular frequency ω r ) of the induction motor 1 will be described with reference to FIG.

【0005】誘導電動機1の電圧方程式は、電源角周波
数(ω0 )で回転する同期回転座標系からの諸量を観測
するa−b軸で表わすと、次式(1)で与えられる。
The voltage equation of the induction motor 1 is given by the following equation (1) when it is represented by the ab axis for observing various quantities from the synchronous rotation coordinate system rotating at the power source angular frequency (ω 0 ).

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】但し、 v1a,v1b…同期回転座標(a−b軸)上の1次励磁軸
電圧,1次トルク軸電圧(V) i1a,i1b…同期回転座標(a−b軸)上の1次励磁軸
電流,1次トルク軸電流(A) λ2a,λ2b…同期回転座標(a−b軸)上の2次励磁軸
磁束,2次トルク軸磁束(Wb) ω0 …………電源角周波数(rad/sec) ωr …………電動機速度(回転角周波数,rad/sec) ωs …………すべり角周波数(rad/sec) R1 ,R2 …1次,2次抵抗(Ω) L1 ,L2 …1次,2次インダクタンス(H) M …………相互(励磁)インダクタンス(H) Lσ…………等価漏れインダクタンス(H) (Lσ=(L1 2 −M2 )/L2 ) s …………時間微分子(d/dt) そして、電源角周波数(ω0 )、電動機速度(ωr )、
すべり角周波数指令値(ωs * )の関係、及びすべり角
周波数指令値(ωs * )の算出は次式(2)で表わされ
る。 ω0 =ωr +ωs * ωs * =i1b * /i1a * ・τ2 ……(2) 但し、 τ2 …………2次時定数(τ2 =L2 /R2 ) 添字(*)…指令値あるいは設定値を表わす。いま、 i1a * = 一定 ……………………………………………(3) とし、上記(1)式において、(2),(3)式の条件
のもとに同期回転座標系(a−b軸)の1次電圧指令値
(v1a * ,v1b * )をデジタル電流制御器3の構成式で
ある下記(4)式で与えると次のようになる。
However, v 1a , v 1b ... Primary excitation axis voltage, primary torque axis voltage (V) i 1a , i 1b on synchronous rotation coordinates (ab axis) i 1a , i 1b ... synchronous rotation coordinates (ab axis) ) Above primary excitation axis current, primary torque axis current (A) λ 2a , λ 2b ... Secondary excitation axis magnetic flux on secondary rotation coordinate (ab axis), secondary torque axis magnetic flux (Wb) ω 0 ………… Power supply angular frequency (rad / sec) ω r ………… Motor speed (rotational angular frequency, rad / sec) ω s ………… Slip angular frequency (rad / sec) R 1 , R 2 … 1 Next, secondary resistance (Ω) L 1 , L 2 … Primary, secondary inductance (H) M ………… Mutual (excitation) inductance (H) Lσ ………… Equivalent leakage inductance (H) (Lσ = (L 1 L 2 −M 2 ) / L 2 ) s ………… Time fine molecule (d / dt) And power source angular frequency (ω 0 ), motor speed (ω r ),
Relationship slip angular frequency command value (omega s *), and calculates the slip angular frequency command value (omega s *) is represented by the following formula (2). ω 0 = ω r + ω s * ω s * = i 1b * / i 1a *・ τ 2 …… (2) However, τ 2 ………… Second-order time constant (τ 2 = L 2 / R 2 ) Subscript (*): Indicates a command value or set value. Now, i 1a * = constant …………………………………………………………………………………………………… (3) When the primary voltage command values (v 1a * , v 1b * ) in the synchronous rotation coordinate system (ab-axis) are given by the following equation (4) which is a constitutive equation of the digital current controller 3, the following is obtained.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】上記(4)式を満足するように制御をする
と、同期回転座標(a−b軸)上の1次電流検出値i1
は1次電流指令値i1 * (i1a * ,i1b * )どおりの電
流が流れ、同期回転座標(a−b軸)上の2次磁束λ2
(λ2a,λ2b)は、 λ2a=Mi1a(一定), λ2b=0 …………………………(5) に保たれる。
When the control is performed so as to satisfy the above equation (4), the primary current detection value i 1 on the synchronous rotation coordinate (ab axis) is determined.
Is the primary current command value i 1 * (i 1a * , i 1b * ), and the secondary magnetic flux λ 2 on the synchronous rotation coordinates (ab axis).
2a , λ 2b ) is kept at λ 2a = Mi 1a (constant), λ 2b = 0 …………………… (5).

【0010】これにより、誘導電動機1のトルク(T)
は、 T=M/L2 ・(λ2a・i1b−λ2b・i1a)=M2 /L2 ・(i1a・i1b) …………………………(6) となり、同期回転座標(a−b軸)上の2次磁束λ
2 (λ2a,λ2b)と2次電流i2 (i2a,i2b)には無
関係な非干渉化制御のベクトル制御が成立する。
As a result, the torque (T) of the induction motor 1
Is T = M / L 2 · (λ 2a · i 1b −λ 2b · i 1a ) = M 2 / L 2 · (i 1a · i 1b ) ………………………… (6) , The secondary magnetic flux λ on the synchronous rotation coordinates (ab axis)
22a , λ 2b ) and the secondary current i 2 (i 2a , i 2b ) are irrelevant to the non-interference control vector control.

【0011】ところで、上記(2)式から明らかなよう
に、速度センサを用いない場合は、すべり角周波数指令
値ωs * が設定されていても電動機速度ωr が未知であ
るから、電源角周波数ω0 を決定することができない
が、該電源角周波数ω0 で回転する同期回転座標(a−
b軸)上の2次磁束λ2 (λ2a,λ2b)が上記(5)式
を満足するように、該電源角周波数ω0 を制御すること
により、同様に、非干渉化制御のベクトル制御を実現す
ることができる。すなわち、同一次元磁束オブザーバ4
と速度適応機構7からなる速度適応2次磁束オブザーバ
を用いて、上記(5)式を満足するような同期回転座標
(a−b軸)上の2次磁束λ2 (λ2a,λ 2b)を推定
し、その2次磁束推定値λ2 # (λ2a # ,λ2b # )に基
づき電動機速度ωr を推定(ωr # )することにより、
上記(2)式(ω0 =ωr # +ωs *)から電源角周波
数ω0 を求め、該電源角周波数ω0 によりデジタル電流
制御器3を制御することによって非干渉化制御のベクト
ル制御を実現することができる。
By the way, as is clear from the above equation (2).
If the speed sensor is not used, the slip angular frequency command
Value ωs *Even if is set, the motor speed ωrIs unknown
Power source angular frequency ω0Can't decide
Is the power source angular frequency ω0Synchronous rotation coordinates (a-
secondary magnetic flux λ on the b-axis)22a, Λ2b) Is the above formula (5)
So that the power source angular frequency ω0To control
Similarly, vector control of non-interference control is realized by
Can be That is, the same-dimensional magnetic flux observer 4
Speed adaptive secondary magnetic flux observer consisting of
Using synchronous rotation coordinates that satisfy the above equation (5)
Secondary magnetic flux λ on (ab axis)22a, Λ 2b) Estimated
The secondary magnetic flux estimated value λ2 #2a #, Λ2b #) Based on
Motor speed ωrEstimate (ωr #)
Equation (2) (ω0= Ωr #+ Ωs *) From the power angular frequency
Number ω0And the power source angular frequency ω0Due to digital current
Vector of decoupling control by controlling the controller 3
Control can be realized.

【0012】図7に示すベクトル制御システムにおける
従来の誘導電動機の速度センサレスベクトル制御方法に
おいては、誘導電動機1の実速度を速度センサを用いな
いで検出するために、誘導電動機1の1次電流(相電
流)iu ,iv ,iw を検出し3相−2相相数変換器1
4にて相数変換した固定子座標(d−q軸)上の1次電
流検出値i1 (i1d,i1q)とする。そしてこの1次電
流検出値i1 と、固定子座標(d−q軸)上の電動機1
次電圧指令値v1 * (v1d * ,v1q * )と、速度推定値
ωr # とを入力とする同一次元磁束オブザーバ4によ
り、固定子座標(d−q軸)上の2次磁束推定値λ2 #
(λ2d # ,λ2q # )と1次電流推定値i1 #(i1d #
1q # )とを推定し、速度適応機構7にて該1次電流推
定値i1 # (i1d # ,i1q # )と1次電流検出値i
1 (i1d,i1q)とを比較した推定誤差信号(i1 −i
1 # )に基づき次式(7)で表わされる適応調整則によ
り電動機速度推定値(ωr # )を演算推定して誘導電動
機1の速度検出としている。
In the conventional speed sensorless vector control method for an induction motor in the vector control system shown in FIG. 7, in order to detect the actual speed of the induction motor 1 without using a speed sensor, the primary current of the induction motor 1 ( Phase current) i u , iv , i w are detected and the 3-phase-2 phase phase number converter 1
The primary current detection value i 1 (i 1d , i 1q ) on the stator coordinates (dq axes) converted in phase number in 4 is set. Then, the detected primary current i 1 and the electric motor 1 on the stator coordinates (dq axes)
The secondary magnetic flux on the stator coordinates (d-q axes) is calculated by the same-dimensional magnetic flux observer 4 that receives the next voltage command value v 1 * (v 1d * , v 1q * ) and the estimated speed value ω r #. Estimated value λ 2 #
2d # , λ 2q # ) and the primary current estimated value i 1 # (i 1d # ,
i 1q # ) and the speed adaptation mechanism 7 estimates the primary current i 1 # (i 1d # , i 1q # ) and the detected primary current i.
1 (i 1d , i 1q ) is compared with the estimation error signal (i 1 −i
And a motor speed estimation value (omega r #) calculation estimated by the induction motor 1 speed detected by the adaptive tuning strategy represented by the following formula (7) based on 1 #).

【0013】 ωr # =Kp (eidλ2q # −eiqλ2d # ) +Ki ∫(eidλ2q # −eiqλ2d # )dt ………(7) 但し、 eid=i1d−i1d # :推定誤差 eiq=i1q−i1q # :推定誤差 Kp :速度推定部比例ゲイン Ki :速度推定部積分ゲイン なお、同一次元2次磁束オブザーバ4と速度適応機構7
とからなる速度適応2次磁束オブザーバによって誘導電
動機の実速度の推定を行なう誘導電動機1の速度センサ
レスベクトル制御方式については、「電気学会論文誌
D,111巻11号,平成3年」(久保田、尾崎、松
瀬、中野:「適応2次磁束オブザーバを用いた誘導電動
機の速度センサレス直接形ベクトル制御」)に掲載され
ている。
Ω r # = K p (e id λ 2q # −e iq λ 2d # ) + K i ∫ (e id λ 2q # −e iq λ 2d # ) dt (7) However, e id = i 1d −i 1d # : estimation error e iq = i 1q −i 1q # : estimation error K p : velocity estimation unit proportional gain K i : velocity estimation unit integration gain Note that the same-dimensional secondary magnetic flux observer 4 and velocity adaptation mechanism are used. 7
For the speed sensorless vector control method of the induction motor 1 that estimates the actual speed of the induction motor by the speed adaptive secondary magnetic flux observer consisting of and, see "Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Volume 11, No. 11, 1991" (Kubota, Ozaki, Matsuse, Nakano: "Velocity sensorless direct vector control of induction motor using adaptive secondary magnetic flux observer").

【0014】以下、上記速度適応2次磁束オブザーバを
使用して誘導電動機の実速度を推定する従来の速度セン
サレスベクトル制御方式について説明する。
A conventional speed sensorless vector control system for estimating the actual speed of the induction motor using the speed adaptive secondary magnetic flux observer will be described below.

【0015】図7(制御システム構成)における動作を
説明すると、いま、電動機速度指令値(ωr * )を速度
制御部(ASR)に与えると、前記速度指令値
(ωr * )と電動機速度推定値(ωr # )とが比較さ
れ、その比較誤差信号が速度制御器6により比例積分
(PI)制御されて、同期回転座標(a−b軸)上の1
次電流指令値i1 * のトルク軸成分である1次トルク軸
電流指令値(i1b * )に変換される。次に、電流制御部
(ACR)におけるデジタル電流制御器3において、同
期回転座標(a−b軸)上の1次電圧指令値v1 * (v
1a * ,v1b * )が、前記1次電流指令値i
1 * (i1a * ,i1b * )と1次電流検出値i1 (i1a
1b)が等しく(i1a * =i1a,i1b * =i1b)なるよ
うに、非干渉化制御を可能とする条件式である上記
(4)式により演算される。
Explaining the operation in FIG. 7 (control system configuration), when the motor speed command value (ω r * ) is given to the speed control unit (ASR), the speed command value (ω r * ) and the motor speed are given. The estimated value (ω r # ) is compared, and the comparison error signal is proportional-integral (PI) controlled by the speed controller 6 to obtain 1 on the synchronous rotation coordinate (ab axis).
It is converted to the primary torque axis current command value (i 1b * ) which is the torque axis component of the secondary current command value i 1 * . Next, in the digital current controller 3 in the current control unit (ACR), the primary voltage command value v 1 * (v
1a * , v1b * ) is the primary current command value i
1 * (i 1a * , i 1b * ) and primary current detection value i 1 (i 1a ,
i 1b ) is equal (i 1a * = i 1a , i 1b * = i 1b ), which is calculated by the above-mentioned expression (4) which is a conditional expression enabling decoupling control.

【0016】同期回転座標(a−b軸)上の1次電圧指
令値v1 * (v1a * ,v1b * )は、座標変換器9により
固定子座標(d−q軸)上の1次電圧指令値v1 * (v
1d *,v1q * )に変換された後、2相−3相相数変換器
15により相数変換されてPWM制御インバータ2の三
相各相の1次電圧制御指令電圧vu ,vv ,vw に変換
され該PWM制御インバータ2の三相各相の出力電圧を
制御する。その結果、誘導電動機1は所望の電動機速度
指令値(ωr * )に応じて速度制御される。また、電源
角周波数ω0 で回転する同期回転座標(a−b軸)と、
誘導電動機1の固定子に固定された固定子座標(d−q
軸)との間の変換を行なう座標変換器8,9に使用され
る単位ベクトル(sin θ0 ,cos θ0 )を作り出すため
の基本位相角θ0 (θ0 =ω0 t)は次のようにして求
めることができる。即ちすべり算出器5により上記
(2)式に示すように、同期回転座標(a−b軸)上の
1次励磁軸電流指令値i1a * 、1次トルク軸電流指令値
1b * 、及び誘導電動機1の2次時定数τ2 (=L2
2 )によって求められるすべり角周波数指令値(ωs
* )と、速度適応2次磁束オブザーバ(4,7)により
推定される電動機速度推定値(ωr # )とから得られる
電源角周波数(ω0 )を、基本位相角算出用積分器11
で積分することによって、基本位相角θ0 を求めること
ができる。
Primary voltage finger on the synchronous rotation coordinates (ab axis)
Command v1 *(V1a *, V1b *) By the coordinate converter 9
Primary voltage command value v on the stator coordinates (dq axes)1 *(V
1d *, V1q *2 phase to 3 phase phase number converter
The number of phases is converted by 15 and the PWM control inverter 2 has three phases.
Phase Primary voltage control command voltage v for each phaseu, Vv, VwConversion to
The output voltage of each of the three phases of the PWM control inverter 2 is
Control. As a result, the induction motor 1 is driven at the desired motor speed.
Command value (ωr *) According to the speed control. Also power
Angular frequency ω0Synchronous rotation coordinates (a-b axis) that rotate at
Stator coordinates (dq) fixed to the stator of the induction motor 1
Used for coordinate converters 8 and 9 to convert between
Unit vector (sin θ0, Cos θ0) To produce
Basic phase angle of00= Ω0t) is calculated as follows.
Can be That is, the slip calculator 5
As shown in equation (2), on the synchronous rotation coordinates (ab axis)
Primary excitation axis current command value i1a *Primary torque axis current command value
i1b *, And the secondary time constant τ of the induction motor 12(= L2/
R2Slip angular frequency command value (ωs
*) And the speed adaptive secondary magnetic flux observer (4, 7)
Estimated motor speed estimate (ωr #) And obtained from
Power angular frequency (ω0) Is the integrator 11 for calculating the basic phase angle.
The fundamental phase angle θ0Seeking
Can be.

【0017】なお、遅れ補償要素12は、デジタル電流
制御器3内の制御遅れに合わせるため、すべり角周波数
指令値(ωs * )の立上り、立下りを緩やかにするため
のものである。
The delay compensating element 12 is provided to moderate the rising and falling of the slip angular frequency command value (ω s * ) in order to match the control delay in the digital current controller 3.

【0018】以上のように、従来の速度センサレスベク
トル制御方式は、電動機速度(ωr)を推定する演算過
程において遅れがあるため、電動機速度推定値
(ωr # )とすべり角周波数指令値(ωs * )との加算
により得られる電源角周波数ω0 (ω 0 =ωr # +ωs
* )が真値からずれてしまい、その結果、デジタル電流
制御器3における電源角周波数ω0 に基づいて演算され
る非干渉化制御を行なうための1次電圧指令値v1 *
ずれ、及び座標変換器8,9における座標変換のために
用いる基本位相角θ0 もずれ、結局、座標変換軸がずれ
て非干渉化制御のベクトル制御が成り立たなくなってし
まう虞がある。
As described above, the conventional speed sensor
The torque control method is based on the motor speed (ωr)
Estimated motor speed
r #) And slip angular frequency command value (ωs *) And addition
Power source angular frequency ω obtained by0 0= Ωr #+ Ωs
*) Deviates from the true value, resulting in a digital current
Power source angular frequency ω in controller 30Is calculated based on
Primary voltage command value v for decoupling control1 *of
For displacement and coordinate conversion in the coordinate converters 8 and 9
Basic phase angle used0Misalignment, eventually coordinate conversion axis misalignment
The vector control of decoupling control is no longer valid.
There is a risk of injury.

【0019】このことは、とりもなおさず誘導電動機1
の速度制御において、トルク指令値どおりのトルクが得
られないという重大な問題を起こすことになる。
This means that the induction motor 1
In the speed control of 1), a serious problem that the torque according to the torque command value cannot be obtained occurs.

【0020】そこで本願出願人は、電動機速度の推定過
程における「遅れ」となるベクトル制御座標軸のずれを
防止することにより、完全なベクトル制御を行なうこと
ができる速度センサレスベクトル制御方式を先に出願し
た(特願平5−265976号)。
Therefore, the applicant of the present application previously applied for a speed sensorless vector control method capable of performing complete vector control by preventing deviation of the vector control coordinate axis which is a "lag" in the process of estimating the motor speed. (Japanese Patent Application No. 5-265976).

【0021】先に出願した特願平5−265976号の
技術は、次の知見を基に開発したものである。
The technique of Japanese Patent Application No. 5-265976 filed previously is developed based on the following knowledge.

【0022】誘導電動機1の電動機速度推定値
(ωr # )の推定過程における「遅れ」は、誘導電動機
1側からみれば、すべり算出部5で算出されるすべり角
周波数指令値(ωs * )がずれていることに相当する。
(上記(2)式、ω0 =ωr +ωs * ,ωs * =i1b *
/i1a * ・τ2 参照)
The "lag" in the estimation process of the estimated motor speed value (ω r # ) of the induction motor 1 is the slip angular frequency command value (ω s * calculated by the slip calculator 5 when viewed from the induction motor 1 side . ) Is offset.
(Equation (2) above, ω 0 = ω r + ω s * , ω s * = i 1b *
/ See i 1a * · τ 2 )

【0023】そこで、ベクトル制御が成立するときの電
源角周波数ω0 を決定する要件、すなわち、同期回転座
標(a−b軸)上の2次磁束推定値λ2 # のトルク軸成
分(λ2b # )を零(上式(5),(6)式参照)にする
ために、該2次トルク軸磁束推定値λ2b # を積分(ωsc
=Kωi ∫λ2b # ・dt Kωi :積分ゲイン)して得ら
れたすべり角周波数修正値ωscをすべり角周波数指令値
ωs * に加える(ωs * +ωsc)ことにより、電動機速
度推定値ωr # の「遅れ」に伴う電源角周波数ω0 のず
れΔω0 を修正することができ、座標軸のずれが防止さ
れ、完全なベクトル制御が行なわれる。(次式、参照) ω0 +Δω0 =ωr # +ωs * +ωsc Δω0 =ωsc
Therefore, the electric power when the vector control is established is established.
Source angular frequency ω0The requirement that determines
Estimated value of secondary magnetic flux λ on the mark (ab axis)2 #Torque axis
Minute (λ2b #) Is set to zero (see the above equations (5) and (6))
Therefore, the secondary torque axis magnetic flux estimated value λ2b #Integral (ωsc
= Kωi∫λ2b #・ Dt Kωi: Integral gain)
Slip angular frequency correction value ωscSlip angular frequency command value
ωs *To (ωs *+ Ωsc) Allows the motor speed
Degree estimate ωr #Power source angular frequency ω due to “delay”0Nozomi
Re Δω0Can be corrected and the coordinate axis is prevented from shifting.
And complete vector control is performed. (See the following formula) ω0+ Δω0= Ωr #+ Ωs *+ Ωsc Δω0= Ωsc

【0024】図8は、特願平5−265976号の実施
例を示すものである。
FIG. 8 shows an embodiment of Japanese Patent Application No. 5-265976.

【0025】図示制御システムにおいて、いま、速度制
御部(ASR)において、電動機速度指令値(ωr *
を与えると、該速度指令値(ωr * )と負帰還信号であ
る電動機速度推定値(ωr # )とが比較され、その比較
誤差信号が速度制御器6において比例積分(PI)制御
され、同期回転座標(a−b軸)上の1次電流指令値i
1 * の1次トルク軸電流指令値(i1b * )に変換され
る。次に、電流制御部(ACR)におけるデジタル電流
制御器3において、前記1次電流指令値i1 * の1次ト
ルク軸電流指令値(i1b * )及び1次励磁軸電流指令値
(i1a * )と、1次電流検出値i1 の1次トルク軸電流
検出値(i1b)及び1次励磁軸電流検出値(i1a)とが
比較され、i1b * =i1b、及びi1a * =i1aに制御され
るように、PWM制御インバータ2を制御する同期回転
座標軸(a−b軸)上の1次電圧指令値v
1 * (v1a * ,v1b * )が上記(4)式により演算され
る。
In the illustrated control system, the speed control section (ASR) is now instructed to drive the motor speed command value (ω r * ).
Is given, the speed command value (ω r * ) is compared with the motor speed estimated value (ω r # ) which is a negative feedback signal, and the comparison error signal is proportional-integral (PI) controlled in the speed controller 6. , Primary current command value i on the synchronous rotation coordinates (ab axis)
Converted to 1 * primary torque axis current command value (i 1b * ). Next, in the digital current controller 3 in the current controller (ACR), the primary torque axis current command value (i 1b * ) of the primary current command value i 1 * and the primary excitation axis current command value (i 1a). * ) Is compared with the primary torque axis current detection value (i 1b ) of the primary current detection value i 1 and the primary excitation axis current detection value (i 1a ), and i 1b * = i 1b , and i 1a * = I 1a The primary voltage command value v on the synchronous rotation coordinate axis (ab axis) that controls the PWM control inverter 2 so as to be controlled to
1 * (v 1a * , v 1b * ) is calculated by the above equation (4).

【0026】デジタル電流制御器3の出力である1次電
圧指令値v1 * (v1a * ,v1b * )は、座標変換器9に
より固定子座標(d−q軸)上の1次電圧指令値v1 *
(v 1d * ,v1q * )に変換された後、2相−3相相数変
換器15により相数変換されて、PWM制御インバータ
2の三相各相の1次電圧制御指令電圧vu ,vv ,v w
に変換され、該PWM制御インバータ2の出力電圧を制
御する結果、誘導電動機1は所望の電動機速度指令値
(ωr * )に応じて速度制御される。
The primary power output from the digital current controller 3
Pressure command value v1 *(V1a *, V1b *) In the coordinate converter 9
Primary voltage command value v on the stator coordinates (d-q axes)1 *
(V 1d *, V1q *) Is converted to 2 phase-3 phase
The number of phases is converted by the converter 15, and the PWM control inverter
2 primary voltage control command voltage v for each of the three phasesu, Vv, V w
To control the output voltage of the PWM control inverter 2.
As a result, the induction motor 1 has a desired motor speed command value.
r *) According to the speed control.

【0027】誘導電動機1の実際の電動機速度(ωr
としては、次のようにして推定された電動機速度推定値
ωr # を用いる。即ち誘導電動機1の固定子座標(d−
q軸)上の1次電流検出値i1 (i1d,i1q)、1次電
圧指令値v1 * (v1d * ,v 1q * )及び電動機速度推定
値(ωr # )を入力とする同一次元磁束オブザーバ4
と、該同一次元磁束オブザーバ4により推定された1次
電流推定値i1 # (i1d # ,i1q # )と2次磁束推定値
λ2 # (λ2d # ,λ2q # )及び1次電流検出値i 1 (i
1d,i1q)に基づく上記(7)式により演算する速度適
応機構7と、からなる速度適応2次磁束オブザーバを使
用して、その電動機速度推定値ωr # を推定する。
The actual motor speed of the induction motor 1 (ωr)
Is the estimated value of the motor speed estimated as follows.
ωr #To use. That is, the stator coordinates (d-
Primary current detection value i on the q-axis)1(I1d, I1q) Primary power
Pressure command value v1 *(V1d *, V 1q *) And motor speed estimation
Value (ωr #) Input same-dimensional magnetic flux observer 4
And the primary estimated by the same-dimensional magnetic flux observer 4.
Current estimated value i1 #(I1d #, I1q #) And the estimated secondary magnetic flux
λ2 #2d #, Λ2q #) And the detected primary current i 1(I
1d, I1qBased on the above equation (7)
A speed-adaptive secondary magnetic flux observer consisting of
The motor speed estimate ωr #To estimate.

【0028】そして、実際の電動機速度(ωr )を推定
する過程における電動機速度推定値(ωr # )の「遅
れ」によって生じる電源角周波数ω0 (ω0 =ωr #
ωs *)のずれを修正するために、同一次元磁束オブザ
ーバ4により推定した固定子座標(d−q軸)上の2次
磁束推定値λ2 # (λ2d # ,λ2q # )を座標変換器10
で同期回転座標軸(a−b軸)上の2次磁束λ2 # (λ
2a # ,λ2b # )に座標変換し、該2次磁束推定値λ2 #
の2次トルク軸磁束推定値(λ2b # )をすべり角周波数
修正用積分器16にて積分しすべり角周波数修正値ωsc
(ωsc=Kωs ∫λ2b # ・dt)を求め、加算器17にて
すべり角周波数指令値ωs * に加算する。
Then, the power source angular frequency ω 00 = ω r # +) caused by the “lag” of the estimated motor speed (ω r # ) in the process of estimating the actual motor speed (ω r ).
In order to correct the deviation of ω s * ), the secondary magnetic flux estimated value λ 2 #2d # , λ 2q # ) on the stator coordinate (dq axis) estimated by the same-dimensional magnetic flux observer 4 is used as the coordinate. Converter 10
And the secondary magnetic flux λ 2 #
2a # , λ 2b # ) and the secondary magnetic flux estimated value λ 2 #
The secondary torque axis magnetic flux estimated value (λ 2b # ) is integrated by the slip angle frequency correction integrator 16 and the slip angular frequency correction value ω sc
sc = Kω s ∫λ 2b # · dt) is obtained and added to the slip angular frequency command value ω s * by the adder 17.

【0029】すべり角周波数修正値ωscをすべり角周波
数指令値ωs * に加算することは、電動機速度推定値
(ωr # )のずれを、前記すべり角周波数修正値ωsc
よって修正することにより、上記(2)式により決定さ
れる電源角周波数(ω0 )のずれによる基本位相角(θ
0 )のずれを防止し、座標変換軸のずれを防止して、精
度のよい非干渉化制御のベクトル制御が成立することと
なる。
To add the slip angular frequency correction value ω sc to the slip angular frequency command value ω s * , the deviation of the motor speed estimated value (ω r # ) is corrected by the slip angular frequency correction value ω sc . Therefore, the basic phase angle (θ) due to the deviation of the power source angular frequency (ω 0 ) determined by the above equation (2)
0 ) is prevented, the coordinate conversion axis is prevented from being displaced, and accurate vector control of decoupling control is established.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】ところで図7及び図8
に示す先に提案した技術では、次に述べるような2つの
課題が残されていた。
By the way, FIG. 7 and FIG.
In the previously proposed technique shown in (2), the following two problems remain.

【0031】<第1の課題>まず第1の課題を説明す
る。図7及び図8に示すベクトル制御装置では、誘導電
動機1のモータ電圧を検出することが困難であるため、
1次電圧指令値v1 * (v1d * ,v1q * )が実際のモー
タ電圧値に一致していると仮定している。かかる仮定を
基に、同一次元オブザーバ4は、1次電圧指令値v1 *
(v1d * ,v1q * ),1次電流検出値i1 (i1d
1q),電動機速度推定値ωr # を入力値として、1次
電流推定値i1 #(i1d # ,i1q # ),2次磁束推定値
λ2 # (λ2d # ,λ2q # )を推定演算している。
<First Problem> First, the first problem will be described. Since it is difficult to detect the motor voltage of the induction motor 1 with the vector control device shown in FIGS. 7 and 8,
It is assumed that the primary voltage command value v 1 * (v 1d * , v 1q * ) matches the actual motor voltage value. Based on this assumption, the same-dimensional observer 4 determines the primary voltage command value v 1 *.
(V 1d * , v 1q * ), primary current detection value i 1 (i 1d ,
i 1q ), motor speed estimated value ω r # as input values, primary current estimated value i 1 # (i 1d # , i 1q # ), secondary magnetic flux estimated value λ 2 #2d # , λ 2q # ) Is estimated and calculated.

【0032】しかし1次電圧指令値v1 * と実際のモー
タ電圧値との間には誤差があり(誤差発生原因は次に述
べる)、特に出力電圧の低い低速度領域ほど誤差が大き
くなる。この電圧誤差に起因して電動機速度推定値ωr
# に誤差が生じ、速度制御が不安定になる。
However, there is an error between the primary voltage command value v 1 * and the actual motor voltage value (the cause of the error will be described below), and the error becomes larger especially in the low speed region where the output voltage is low. Due to this voltage error, the estimated motor speed ω r
An error occurs in # , and speed control becomes unstable.

【0033】ここで上述した電圧誤差の2つの要因を説
明する。
Here, the two factors of the voltage error described above will be described.

【0034】<第1の課題の原因となる第1の電圧誤差
要因>PWM制御インバータ2のインバータ部に使用さ
れる主スイッチング素子にはスイッチング遅れがあり、
この遅れ時間による上下アームの短絡を防止するため
に、短絡防止期間(デッドタイム)を設けている。この
デッドタイムがあるため、実際のモータ電圧値と1次電
圧指令値v1 * とが異なってしまう。そこで現在では、
この電圧誤差を少なくするため、PWM制御インバータ
2の出力電圧を、上記デッドタイムに合わせて遅らせる
デッドタイム補償回路を設けているが、完全な補償はで
きず、電圧誤差が残存していた。
<First Voltage Error Factor Causing First Problem> The main switching element used in the inverter part of the PWM control inverter 2 has a switching delay,
In order to prevent a short circuit between the upper and lower arms due to this delay time, a short circuit prevention period (dead time) is provided. Due to this dead time, the actual motor voltage value and the primary voltage command value v 1 * differ. So now,
In order to reduce this voltage error, a dead time compensating circuit for delaying the output voltage of the PWM control inverter 2 according to the dead time is provided. However, complete compensation cannot be performed, and the voltage error remains.

【0035】<第1の課題の原因となる第2の電圧誤差
要因>PWM制御インバータ2のPWM変調指令部で
は、1次電圧制御指令電圧vu,vv ,vw と、搬送波
信号(例えば三角波)とを比較し、その大小によりPW
M変調指令(ベース電流)を発生している。このPWM
変調指令のハイ・ローに応じてインバータ部の主スイッ
チング素子がオン・オフして等価正弦波出力電圧を作り
出している。上記PWM変調指令部がデジタルで構成さ
れている場合には、指令電圧vu ,vv ,vw と搬送波
信号とをデジタル比較してPWM変調指令を作るため、
搬送波分解能や電圧演算値の分解能に起因して、実際の
モータ電圧値と1次電圧指令値v1 * との間に誤差が生
じてしまう。
<Second Voltage Error Factor Causing First Problem> In the PWM modulation command section of the PWM control inverter 2, the primary voltage control command voltages v u , v v , v w and the carrier signal (for example, (Triangular wave) and PW depending on the size
The M modulation command (base current) is generated. This PWM
The main switching element of the inverter section is turned on / off according to the high / low of the modulation command to produce an equivalent sine wave output voltage. When the PWM modulation command section is digitally configured, the command voltages v u , v v , and v w are digitally compared with the carrier signal to generate the PWM modulation command.
Due to the carrier wave resolution and the voltage calculation value resolution, an error occurs between the actual motor voltage value and the primary voltage command value v 1 * .

【0036】<第2の課題>次に第2の課題について説
明する。図8に示すベクトル制御装置では、すべり角周
波数指令値ωs * に電動機速度推定値ωr # を加えた値
に、更にすべり角周波数修正値ωscを加えて電源角周波
数ω0 を求めている。このようにすべり角周波数修正値
ωscを加えることにより、速度推定の演算遅れを補正し
て、電源角周波数ω0 は真値となる。
<Second Problem> Next, the second problem will be described. In the vector control device shown in FIG. 8, the slip angular frequency command value ω s * is added to the estimated motor speed value ω r #, and the slip angular frequency correction value ω sc is further added to obtain the power supply angular frequency ω 0. There is. By adding the slip angular frequency correction value ω sc in this way, the calculation delay of the speed estimation is corrected and the power source angular frequency ω 0 becomes a true value .

【0037】ところで同一次元磁束オブザーバ4にフィ
ードバックされる電動機速度推定値ωr # は、速度推定
演算による遅れを補正したものではなく真値からずれた
値となっている。このため速度適応機構7から出力され
る電動機速度推定値ωr # は真値からずれたままとな
り、その結果、トルク指令値どおりの出力トルクが得ら
れなくなることがあった。
By the way, the motor speed estimated value ω r # fed back to the same-dimensional magnetic flux observer 4 is not a value corrected for the delay due to the speed estimation calculation but a value deviated from the true value. Therefore, the estimated motor speed value ω r # output from the speed adaptation mechanism 7 remains deviated from the true value, and as a result, the output torque according to the torque command value may not be obtained.

【0038】本発明は、上記従来技術に鑑み、速度制御
やトルク制御を正確に行うことのできる誘導電動機の速
度センサレスベクトル制御装置を提供することを目的と
する。
In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to provide a speed sensorless vector control device for an induction motor capable of accurately performing speed control and torque control.

【0039】[0039]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第1
の本発明の構成は、1次電流指令値(i1 * )と1次電
流検出値(i1 )と電源角周波数(ω0 )を入力し、誘
導電動機の電流非干渉化制御を行ない1次電圧指令値
(v1 * )を出力する電流制御器(3)と、前記電流制
御器(3)の出力である1次電圧指令値(v1 * )を二
相三相変換してなる1次電圧制御指令電圧(vu
v ,vw )と、搬送波信号とを比較し、比較結果に応
じてPWM動作をし、PWM制御された等価正弦波電力
を誘導電動機(1)へ供給するPWM制御インバータ
(2)と、1次電流検出値(i1 )と1次電圧指令値
(v1 * )と電動機速度推定値(ω r # )をそれぞれ入
力し、1次電流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2 #
推定する同一次元磁束オブザーバ(4)と、前記同一次
元磁束オブザーバ(4)の出力である1次電流推定値i
1 # と2次磁束推定値λ2 # と、1次電流検出値
(i1 )をそれぞれ入力し、電動機速度推定値
(ωr # )を推定演算して出力する速度適応機構(7)
と、1次電流指令値(i1 * )の励磁軸成分とトルク軸
成分を基に該電動機のすべり角周波数指令値(ωs *
を演算し出力するすべり算出器(5)と、前記すべり算
出器(5)の出力であるすべり角周波数指令値
(ωs * )に電動機速度推定値(ωr # )を加算して前
記電流制御器(3)の制御入力である電源角周波数(ω
0 )を出力する加算器(17)と、を具備する誘導電動
機の速度センサレスベクトル制御装置において、前記P
WM制御インバータ(2)は、電動機速度推定値ωr #
が設定値よりも大きいときには、周波数の高い搬送波信
号を用いて1次電圧制御指令電圧(vu,vv ,vw
と比較をし、電動機速度推定値ωr # が設定値よりも小
さくなったら、周波数の低い搬送波信号を用いて1次電
圧制御指令電圧(vu ,vv ,v w )と比較をしてPW
M動作をすることを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] First to solve the above problems
In the configuration of the present invention, the primary current command value (i1 *) And the primary power
Flow detection value (i1) And power angular frequency (ω0) And invite
Conductor motive current decoupling control is performed and primary voltage command value
(V1 *) Output current controller (3) and the current control
The primary voltage command value (v1 *) Two
Primary voltage control command voltage (vu,
vv, Vw) And the carrier signal, and
Then, the PWM operation is performed, and the PWM-controlled equivalent sine wave power
Control inverter to supply the induction motor (1)
(2) and the primary current detection value (i1) And the primary voltage command value
(V1 *) And the estimated motor speed (ω r #) Each
The primary current estimated value i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #To
The same-dimensional magnetic flux observer (4) to be estimated and the same order
Estimated primary current i, which is the output of the original magnetic flux observer (4)
1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #And the primary current detection value
(I1) Respectively, and estimate the motor speed
r #) Estimating and calculating) and outputting it (7)
And the primary current command value (i1 *) Excitation axis component and torque axis
Based on the component, the slip angular frequency command value (ωs *)
And a slip calculator (5) for calculating and outputting
Slip angular frequency command value that is the output of the output device (5)
s *) To the estimated motor speed (ωr #) Before adding
The power supply angular frequency (ω which is the control input of the current controller (3)
0), An adder (17) for outputting
In the vector control device without speed sensor of the machine, the P
The WM control inverter (2) outputs the estimated motor speed value ωr #
Is larger than the set value, the carrier signal with high frequency is
Primary voltage control command voltage (vu, Vv, Vw)
And estimate the motor speed ωr #Is less than the set value
When it becomes low, use the carrier signal with a low frequency to
Pressure control command voltage (vu, Vv, V w) And PW
It is characterized by performing M operation.

【0040】また第2の発明の構成は、前記PWM制御
インバータ(2)では、電動機速度推定値ωr # が降下
してくるときに用いる第1の設定値と、電動機速度推定
値ωr # が上昇していくときに用いる第2の設定値とが
設定されていることを特徴とする。
In the configuration of the second invention, in the PWM control inverter (2), the first set value used when the estimated motor speed value ω r # decreases and the estimated motor speed value ω r #. Is set, and a second set value used when the value rises is set.

【0041】また本発明の第3の構成は前記電流制御器
(3)では、搬送波信号を切り換えた直後の制御タイミ
ングでは切り換え直前の1次電圧指令値(v1 * )を出
力し、その後の制御タイミングでは計算により求めた1
次電圧指令値(v1 * )を出力することを特徴とする。
In the third configuration of the present invention, the current controller (3) outputs the primary voltage command value (v 1 * ) immediately before switching at the control timing immediately after switching the carrier signal, and thereafter. 1 was calculated by control timing
It is characterized in that the next voltage command value (v 1 * ) is output.

【0042】また第4の発明の構成は、1次電流指令値
(i1 * )と1次電流検出値(i1 )と電源角周波数
(ω0 )を入力し、誘導電動機の電流非干渉化制御を行
ない1次電圧指令値(v1 * )を出力する電流制御器
(3)と、前記電流制御器(3)の出力である1次電圧
指令値(v1 * )を基に誘導電動機を速度制御する電力
変換器(2)と、1次電流検出値(i1 )と1次電圧指
令値(v1 * )と電動機速度推定値(ω r # )をそれぞ
れ入力し、1次電流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2
# を推定する同一次元磁束オブザーバ(4)と、前記同
一次元磁束オブザーバ(4)の出力である1次電流推定
値i1 # と2次磁束推定値λ2 # と、1次電流検出値
(i1 )をそれぞれ入力し、電動機速度推定値
(ωr # )を推定演算して出力する速度適応機構(7)
と、前記同一次元磁束オブザーバ(4)の出力である固
定子座標上の2次トルク軸磁束推定値λ2d # を座標変換
した同期回転座標上の2次トルク軸磁束推定値λ2b #
積分演算してすべり角周波数修正値ωscを出力する積分
器(16)と、1次電流指令値(i1 * )の励磁軸成分
とトルク軸成分を基に該電動機のすべり角周波数指令値
(ωs * )を演算し出力するすべり算出器(5)と、前
記すべり算出器(5)の出力であるすべり角周波数指令
値(ωs * )に電動機速度推定値(ωr # )を加算して
前記電流制御器(3)の制御入力である電源角周波数
(ω0 )を出力する加算器(17)と、を具備する誘導
電動機の速度センサレスベクトル制御装置において、前
記電動機速度推定値ωr # にすべり角周波数修正値ωsc
を加えて修正電動機速度推定値ωr # ’を求め、前記同
一次元磁束オブザーバ(4)には、前記電動機速度推定
値ωr # の代わりに、求めた修正電動機速度推定値ωr
# ’を入力する加算器(12)を備えたことを特徴とす
る。
The configuration of the fourth invention is that the primary current command value
(I1 *) And the primary current detection value (i1) And power angular frequency
0) To control the current decoupling of the induction motor.
No primary voltage command value (v1 *) Output current controller
(3) and the primary voltage which is the output of the current controller (3)
Command value (v1 *) Based on the electric power to control the speed of the induction motor
The converter (2) and the primary current detection value (i1) And primary voltage finger
Command value (v1 *) And the estimated motor speed (ω r #)
Input the estimated primary current i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2
#Same-dimensional magnetic flux observer (4) for estimating
Estimation of the primary current output from the one-dimensional magnetic flux observer (4)
Value i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #And the primary current detection value
(I1) Respectively, and estimate the motor speed
r #) Estimating and calculating) and outputting it (7)
And the output of the same-dimensional magnetic flux observer (4)
Secondary torque axis magnetic flux estimated value λ2d #Coordinate conversion
Estimated value of secondary torque axis magnetic flux λ on synchronized rotation coordinates2b #To
Integral calculation and slip angular frequency correction value ωscAn integral that outputs
Device (16) and the primary current command value (i1 *) Excitation axis component
And the slip angle frequency command value of the motor based on the torque axis component
s *) And a slip calculator (5)
Slip angular frequency command output from slip calculator (5)
Value (ωs *) To the estimated motor speed (ωr #)
Power source angular frequency which is the control input of the current controller (3)
0And an adder (17) for outputting
In the speed sensorless vector controller of the electric motor,
Motor speed estimated value ωr #Slip angular frequency correction value ωsc
Corrected motor speed estimate ωr #
The one-dimensional magnetic flux observer (4) includes the motor speed estimation
Value ωr #Instead of the calculated modified motor speed estimate ωr
#′ Inputting an adder (12)
It

【0043】[0043]

【作用】第1の課題の原因となる第1の電圧誤差原因
は、主スイッチング素子の遅れ時間の補償誤差に起因す
る。よって本発明では、搬送波信号の周波数を下げるこ
とにより、PWM制御インバータ2から誘導電動機1へ
送る電圧のパルス幅を大きくすることによりこの電圧に
含まれる誤差成分を見かけ上減少させることができ、第
1の電圧誤差原因を解決することができる。
The first cause of the voltage error, which causes the first problem, is the compensation error of the delay time of the main switching element. Therefore, in the present invention, by lowering the frequency of the carrier wave signal and increasing the pulse width of the voltage sent from the PWM control inverter 2 to the induction motor 1, it is possible to apparently reduce the error component contained in this voltage. The cause of the voltage error of 1 can be solved.

【0044】第1の課題の原因となる第2の電圧誤差原
因を解消する本発明の作用を説明する。PWM演算部が
デジタル回路で構成される場合、PWM変調後のPWM
変調指令の分解能は、指令電圧vu ,vv ,vw 及び搬
送波信号の分解能にて決定される。しかし一般には、指
令電圧よりも搬送波信号の方が分解能が低い。この理由
は搬送波がハードウェア的に構成される場合が多く、そ
の分解能は搬送波を生成するデジタル回路のクロック周
波数に大きく依存する。一方、この制御クロック周波数
は回路動作面からも上限があり無限の周波数増加を行う
ことは許されない。また、クロック周波数変化等による
ハードウェア変更も行いたくない。
The operation of the present invention for eliminating the second cause of the voltage error that causes the first problem will be described. When the PWM calculation unit is composed of digital circuits, the PWM after PWM modulation
The resolution of the modulation command is determined by the command voltages v u , v v , v w and the resolution of the carrier signal. However, generally, the carrier signal has a lower resolution than the command voltage. The reason for this is that the carrier wave is often configured in hardware, and its resolution greatly depends on the clock frequency of the digital circuit that generates the carrier wave. On the other hand, the control clock frequency has an upper limit in terms of circuit operation, and infinite frequency increase is not allowed. Also, I do not want to change the hardware due to changes in the clock frequency.

【0045】本発明では、これを解決するために搬送波
周波数を減少させることで、等価的に搬送波信号の分解
能をアップさせる方法を提案する。これにより、等価的
に搬送波信号の分解能を向上させPWM変調後の指令電
圧分解能を向上させることが可能になる。これにより実
際の出力電圧と指令電圧をできる限り一致させることが
できる。
In order to solve this, the present invention proposes a method of reducing the carrier frequency to equivalently increase the resolution of the carrier signal. This makes it possible to equivalently improve the resolution of the carrier signal and improve the command voltage resolution after PWM modulation. This allows the actual output voltage and the command voltage to match as much as possible.

【0046】結局、第1の課題の原因となる第1及び第
2の電圧誤差原因は、PWM演算部の搬送波信号の周波
数を下げることで解消できる。しかしモータの高速運転
を行う場合、搬送波周波数はできるだけ高い方が好まし
い。そこで本発明では、電圧誤差が問題となる低速領域
のみ低い搬送波周波数にて制御を行い、高速運転範囲で
は高い搬送波周波数で制御する方式とした。
After all, the first and second causes of the voltage error, which cause the first problem, can be eliminated by lowering the frequency of the carrier wave signal of the PWM calculation section. However, when the motor is operated at high speed, the carrier frequency is preferably as high as possible. Therefore, in the present invention, the control is performed at a low carrier frequency only in the low speed region where the voltage error is a problem, and is controlled at the high carrier frequency in the high speed operation range.

【0047】なお実際の制御では、搬送波の半周期に同
期して磁束オブザーバ演算、速度推定演算、電流制御演
算を行っており、これらは制御周期に応じた制御を行う
必要がある。従って、単に搬送波周波数を変化させるだ
けでは制御上は不具合が発生する。そこで実施例では、
搬送波信号の周波数が変化したときにもこれら演算部が
安定して制御できるように工夫をした。
In the actual control, the magnetic flux observer calculation, the speed estimation calculation and the current control calculation are performed in synchronization with the half cycle of the carrier wave, and these must be controlled according to the control cycle. Therefore, simply changing the carrier frequency causes a control problem. So in the example,
Even if the frequency of the carrier wave signal changes, these arithmetic units can be controlled stably.

【0048】また第2の課題を解消するため本発明で
は、電動機速度推定値ωr # にすべり角周波数修正値ω
scを加えた修正電動機速度推定値ωr #'を同一次元磁束
オブザーバに入力することにより正確な磁束オブザーバ
演算ができ、安定したトルク制御ができる。
In order to solve the second problem, in the present invention, the estimated value of the motor speed ω r # is added to the slip angular frequency correction value ω.
By inputting the corrected motor speed estimated value ω r # ' to which sc is input to the same-dimensional magnetic flux observer, accurate magnetic flux observer calculation can be performed and stable torque control can be performed.

【0049】[0049]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。なお従来技術と同一部分には同一符号を付し
重複する説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The same parts as those of the conventional technique are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

【0050】<第1実施例>図1は本発明の第1実施例
を示す。第1の実施例は、図8に示す従来技術に対し、
速度適応機構7で求めた電動機速度推定値ωr # をPW
M制御インバータ2へ送るよう変更すると共に、PWM
制御インバータ2,デジタル電流制御器3,同一次元磁
束オブザーバ4及び基本位相角算出用積分器11の各機
能を変更している。これら変更点について順次説明をす
る。
<First Embodiment> FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The first embodiment is different from the conventional technique shown in FIG.
PW the estimated motor speed value ω r # obtained by the speed adaptation mechanism 7.
Change to send to M control inverter 2 and PWM
The functions of the control inverter 2, the digital current controller 3, the same-dimensional magnetic flux observer 4, and the basic phase angle calculating integrator 11 are changed. These changes will be sequentially described.

【0051】まず図2を参照して第1実施例でのPWM
制御インバータ2を説明する。搬送波信号生成部2aは
2種類の搬送波信号(三角波信号)HH ,HL を発生す
ることができ、搬送波信号変更指令部2bの指令に応じ
て、搬送波信号HH ,HL のうちいずれか一方をPWM
変調指令部2cへ送る。搬送波信号HH の周波数は従来
のものと同じく高周波であり、搬送波信号HL の周波数
は低周波となっている。なお振幅は、HL の振幅がHH
の振幅よりも大きくなるようにしている。
First, referring to FIG. 2, the PWM in the first embodiment
The control inverter 2 will be described. The carrier wave signal generation unit 2a can generate two kinds of carrier wave signals (triangular wave signals) H H and H L , and one of the carrier wave signals H H and H L is received according to a command from the carrier wave signal change command unit 2b. PWM one
It is sent to the modulation command unit 2c. The carrier signal H H has a high frequency as in the conventional case, and the carrier signal H L has a low frequency. The amplitude of H L is H H
It is designed to be larger than the amplitude of.

【0052】搬送波信号変更指令部2bには、第1の基
準値Vref1と、この第1の基準値V ref1よりも値の大き
な第2の基準値Vref2が記憶されている。搬送波信号変
更指令部2bは、電動機速度推定値ωr # が下降してい
くときには推定値ωr # と第1基準値Vref1とを比較し
ωr # <Vref1となったら、搬送波信号生成部2aから
出力する搬送波信号をHH からHL に切り換える。この
切り換え点は、図3に示すように搬送波(三角波)信号
の頂点で行う。一方、電動機速度推定値ωr #が上昇し
ていくときには推定値ωr # と第2基準値Vref2とを比
較しωr # >V ref2となったら、搬送波信号生成部2a
から出力する搬送波信号をHL からHHに切り換える。
この切り換え点は、図3に示すように搬送波(三角波)
信号の頂点で行う。搬送波信号HH ,HL の頂点で変更
をする理由は、演算周期タイミングが搬送波信号HH
L の頂点になっているからであり、このようにするこ
とにより信号の変更が比較的簡単に行なえる。また2つ
の基準値を用いているので、チャタリングすることを防
ぐことができる。
The carrier signal change command section 2b has a first base.
Quasi value Vref1And this first reference value V ref1Greater than value
Second reference value Vref2Is remembered. Carrier signal change
The update command unit 2b uses the estimated motor speed value ωr #Is descending
When estimated, ωr #And the first reference value Vref1Compare with
ωr #<Vref1From the carrier signal generator 2a
The carrier wave signal to output is HHTo HLSwitch to. this
The switching point is a carrier wave (triangular wave) signal as shown in FIG.
At the top of. On the other hand, the estimated motor speed ωr #Rises
Estimated value ωr #And the second reference value Vref2And ratio
Compare ωr #> V ref2Becomes, the carrier wave signal generation unit 2a
The carrier wave signal output fromLTo HHSwitch to.
This switching point is the carrier wave (triangular wave) as shown in FIG.
At the top of the signal. Carrier wave signal HH, HLChange at the top of
The reason why the operation cycle timing isH,
HLThis is because it is the top of
The signals can be changed relatively easily by and. Two more
The standard value of is used to prevent chattering.
You can

【0053】PWM変調指令部2cは、1次電圧制御指
令電圧vu ,vv ,vw と、搬送波信号HH ,HL のう
ちの一方とを比較し、PWM変調指令Iをインバータ2
dへ送る。このとき、PWM変調指令部2cの演算クロ
ックは従来と同じである。
The PWM modulation command section 2c compares the primary voltage control command voltages v u , v v , v w with one of the carrier signals H H , H L , and outputs the PWM modulation command I to the inverter 2
send to d. At this time, the operation clock of the PWM modulation command section 2c is the same as the conventional one.

【0054】インバータ2dは、PWM変調指令Iに応
じて作動し、等価三相交流を誘導電動機1へ送る。
The inverter 2d operates according to the PWM modulation command I and sends an equivalent three-phase alternating current to the induction motor 1.

【0055】上述したように第1実施例におけるPWM
制御インバータ2では、電動機速度推定値ωr # が第1
基準値Vref1よりも小さくなって極低速になったときに
は、低周波の搬送波信号HL を用いるので、PWM変調
指令部2cでの演算クロック周期が従来と同じであって
も、見かけ上のPWM演算分解能が高まる。したがって
インバータ2dから出力される実際の電圧値と、推定し
た1次電圧指令値v1 * との電圧誤差が減少し、極低速
域にても同一次元磁束オブザーバ4での演算がより正確
に行なわれ、より正確な速度推定演算が可能になる。
As described above, the PWM in the first embodiment
In the control inverter 2, the estimated motor speed value ωr #Is the first
Reference value Vref1When it gets smaller and becomes extremely slow
Is a low frequency carrier signal HLUses PWM modulation
The operation clock cycle in the command unit 2c is the same as the conventional one.
However, the apparent PWM calculation resolution is improved. Therefore
Estimating the actual voltage value output from the inverter 2d
Primary voltage command value v1 *The voltage error with
Calculation in the same dimension magnetic flux observer 4 is more accurate even in the range
This enables the more accurate speed estimation calculation.

【0056】なお電動機速度推定値ωr # が第2基準値
ref2よりも大きくなったときには、従来と同様な高周
波な搬送波信号HH を用いるので、高速運転時の精度の
良い制御も確保することができる。
When the estimated motor speed value ω r # becomes larger than the second reference value V ref2 , the carrier signal H H having the same high frequency as in the conventional case is used, so that the accurate control at the time of high speed operation is ensured. be able to.

【0057】次に第1実施例のデジタル電流制御器3の
詳細を図4を参照して説明する。このデジタル電流制御
器3は、1次電流指令値i1 * (i1a * ,i1b * )と1
次電流検出値i1 (i1a,i1b)とが等しくなるような
1次電圧指令値v1 * (v1a * ,v1b * )を演算して出
力する。この演算周期は搬送波信号H(HH ,HL のう
ち選択した信号)の周期の半周期毎に行なっている。即
ち図4において乗算部3−11,3−12,3−13,
3−14は、励磁軸電圧積分ゲインG11,励磁軸電圧比
例ゲインG12,乗算値ω0 1 ,1次抵抗R1 を乗算演
算し、減算部3−15,3−16は減算演算をし、加算
部3−17は加算演算し、積分部3−18は積分演算を
し、加減算部3−19は加減算演算を行う。そして加算
部3−17と積分部3−18とが共働して等価積分演算
が行なわれ、積分項YOは、乗算部3−11の出力と前
回積分項PRYO(これは積分項YOの前回値)とを加
算して求められる。同様に乗算部3−21,3−22,
3−23,3−24は、トルク軸電圧積分ゲインG21
トルク軸電圧比例ゲインG22,乗算値ω0 Lσ,1次抵
抗R1 を乗算演算し、減算部3−25は減算演算をし、
加算部3−26,3−27は加算演算をし、積分3−2
8は積分演算をし、加減算部3−29は加減算演算を行
う。そして加算部3−27と積分部3−28とが共働し
て等価積分演算が行なわれ、積分項YTは、乗算部3−
21の出力と前回積分項PRYT(これは積分項YTの
前回値)とを加算して求められる。なおR1 ,ω
0 1 ,ω0Lσを乗算した値が干渉項となる。
Next, the digital current controller 3 of the first embodiment will be described.
Details will be described with reference to FIG. This digital current control
The device 3 has a primary current command value i1 *(I1a *, I1b *) And 1
Next current detection value i1(I1a, I1b) Is equal to
Primary voltage command value v1 *(V1a *, V1b *) Is calculated and output
Force This calculation cycle is the carrier signal H (HH, HLNou
The signal is selected every half cycle. Immediately
In FIG. 4, the multiplication units 3-11, 3-12, 3-13,
3-14 is an excitation axis voltage integral gain G11, Excitation axis voltage ratio
Example gain G12, Multiplication value ω0L1, Primary resistance R1Multiplication
The subtraction units 3-15 and 3-16 perform subtraction calculation and add.
The section 3-17 performs addition calculation, and the integration section 3-18 performs integration calculation.
Then, the addition / subtraction unit 3-19 performs addition / subtraction calculation. And add
The part 3-17 and the integrating part 3-18 work together to perform an equivalent integration operation.
And the integral term YO is
Add the integral term PRYO (this is the previous value of the integral term YO)
Calculated and calculated. Similarly, the multiplication units 3-21, 3-22,
3-23 and 3-24 are torque axis voltage integral gain Gtwenty one,
Torque shaft voltage proportional gain Gtwenty two, Multiplication value ω0Lσ, primary resistance
Anti-R1And the subtraction unit 3-25 performs subtraction calculation,
The adders 3-26 and 3-27 perform addition operations and perform integration 3-2.
8 performs integral calculation, and the adder / subtractor 3-29 performs adder / subtractor operation.
U Then, the adding unit 3-27 and the integrating unit 3-28 work together.
Equivalent integral calculation is performed, and the integral term YT is calculated by the multiplication unit 3-
21 output and the previous integral term PRYT (this is the integral term YT
It is calculated by adding (previous value). R1, Ω
0L1, Ω0The value obtained by multiplying Lσ becomes the interference term.

【0058】図4に示すデジタル電流制御器3では、1
次励磁軸電圧指令値V1a * 及び1次トルク軸電圧指令値
1b * は、次式(8)(9)で求められる。
In the digital current controller 3 shown in FIG.
The secondary excitation axis voltage command value V 1a * and the primary torque axis voltage command value V 1b * are obtained by the following equations (8) and (9).

【0059】 V1a * =YO+i1a * ・R1 −i1a・G12−i1b * ・ω0 Lσ …(8) V1b * =YT+i1b * ・R1 −i1b・G22+i1a * ・ω0 1 …(9) ここで YO=(i1a * −i1a)・G11 +PRYO …(10) YT=(i1b * −i1b)・G21 +PRYT …(11) である。よって YO=V1a * −i1a * ・R1 +i1a・G12+i1b * ・ω0 Lσ …(12) YT=V1b * −i1b * ・R1 +i1b・G22−i1a * ・ω0 1 …(13) となる。V 1a * = YO + i 1a * · R 1 −i 1a · G 12 −i 1b * · ω 0 Lσ (8) V 1b * = YT + i 1b * · R 1 −i 1b · G 22 + i 1a * · omega is 0 L 1 ... (9) where YO = (i 1a * -i 1a ) · G 11 + PRYO ... (10) YT = (i 1b * -i 1b) · G 21 + PRYT ... (11). Thus YO = V 1a * -i 1a * · R 1 + i 1a · G 12 + i 1b * · ω 0 Lσ ... (12) YT = V 1b * -i 1b * · R 1 + i 1b · G 22 -i 1a *・ Ω 0 L 1 (13)

【0060】前述した(4)式と(8)(9)式とを比
べると次のことがわかる。即ち、1次電流指令値i1 *
(i1a * ,i1b * )と1次電流検出器i1 (i1a
1b)とが一致してフィードバック項の影響が無くな
り、且つ、前述した(4)式中の微分項(SLσ)を無
視すれば、(4)式と(8)(9)式とが一致すること
がわかる。
The following can be understood by comparing the above equations (4) and (8) and (9). That is, the primary current command value i 1 *
(I 1a * , i 1b * ) and the primary current detector i 1 (i 1a ,
i 1b ), the influence of the feedback term disappears, and if the differential term (SLσ) in equation (4) is ignored, equations (4) and (8) and (9) are in agreement. I understand that

【0061】図4のデジタル電流制御器3では、演算周
期が搬送波信号Hの半周期に同期しているため、運転中
に搬送波信号Hの周波数を切り換えた際に、搬送波信号
周期(演算周期)に応じてゲインG11,G12, 21,
22を変換する必要がある。しかもゲインG11,G12,
21, 22を切り換えたときに出力電圧(電圧指令値V 1a
* ,V1b * )の急変を防ぐよう工夫している(後述)。
In the digital current controller 3 shown in FIG.
Period is synchronized with half cycle of carrier signal H
When the frequency of the carrier signal H is switched to
Gain G according to the cycle (calculation cycle)11, G12,Gtwenty one,G
twenty twoNeed to be converted. Moreover, the gain G11, G12,G
twenty one,Gtwenty twoOutput voltage (voltage command value V 1a
*, V1b *) Is devised to prevent sudden changes (see below).

【0062】本実施例の電流制御器3では、電流制御を
デジタルで行っているためにゲインも離散系で求めてい
る。そのため、ゲインG11,G21, は、サインプリング
時間(計算を行う演算周期)によって変化する。また、
比例ゲインG12, 22は理論的には変化しないが、実際
には実験によって制御が安定に行えかつ電流制御の追従
が最大限良くなるような値を用いているので、搬送波周
波数によって変化させている。
In the current controller 3 of this embodiment, since the current control is performed digitally, the gain is also calculated in a discrete system. Therefore, the gains G 11 , G 21, change depending on the sine pulling time (calculation cycle for calculation). Also,
Since the proportional gain G 12, G 22 does not change theoretically, actually uses a value such that the control is follow-up of stably performed and the current control better maximize the experiments, varied by the carrier frequency ing.

【0063】デジタル電流制御器3では、搬送波信号を
切り換えたときに、ゲインG11,G 12, 21, 22を同
時に切り換える。このとき何も対策をしたかったときの
動作状態を説明する。励磁軸で説明すると、ゲインG12
と1次励磁軸電流検出値i1aをかけた比例項i1a・G12
は、搬送波信号を切り換える直前と直後で電流検出値i
1aがほとんど変化がないとすると(実際サンプリング時
間短いので1サンプル時間での変化は少ない)、ゲイン
12が変化したことによる変化が大きい。例えば、ゲイ
ンG12が2倍になれば比例項i1a・G12は2倍になる。
しかし、積分項YOは、検出値i1aと指令値i1a * の差
(実際には電流制御を行っているので小さい値)とゲイ
ンG11の積と、それまでの積分してきたものとの和なの
で、搬送波信号の切り換えの直前と直後で変化が少な
い。その結果、積分項YOと比例項i1a・G12と干渉項
から求めた励磁軸電圧指令値V1a * は、比例項i1a・G
12の急激な変化で急激に変化する。トルク軸電圧指令値
1b * も急変し、その結果、搬送波信号の切り換え時に
制御が不安定となり、運転不能におちいる。
In the digital current controller 3, the carrier signal is
Gain G when switching11, G 12,Gtwenty one,Gtwenty twoThe same
Sometimes switch. When I wanted to take any measures at this time
The operating state will be described. Explaining the excitation axis, the gain G12
And primary excitation axis current detection value i1aThe proportional term i multiplied by1a・ G12
Is the current detection value i immediately before and after switching the carrier signal.
1aIs almost unchanged (actual sampling
Since the period is short, there is little change in one sample time), gain
G12The change is large due to the change. For example, gay
G12Is doubled, the proportional term i1a・ G12Doubles.
However, the integral term YO is the detected value i1aAnd command value i1a *Difference
(Actually, the current is controlled, so the value is small)
G11Is the sum of the product of
, There is little change immediately before and after switching the carrier signal.
Yes. As a result, the integral term YO and the proportional term i1a・ G12And the interference term
Excitation axis voltage command value V obtained from1a *Is the proportional term i1a・ G
12Abrupt changes in. Torque axis voltage command value
V1b *Also suddenly changes, and as a result, when switching carrier signals
The control becomes unstable and operation is impossible.

【0064】前述したようにIP制御で電流制御を行っ
た場合、搬送波信号切り換え時にゲインを切り換えると
比例項は大きく変化するのに対し積分項YO,YTの変
化が小さいために電圧指令値V1a * ,V1b * は急変して
しまう。搬送波信号切り換えの直前直後で、モータに出
力しなければならない電圧はほとんど変化はない(サン
プリング時間がきわめて短いため)。そこで、本実施例
の電流制御器3では、搬送波信号切り換え直後1回だけ
は、切り換え直前の電圧と同じ(1次励磁電圧指令V1a
* と1次トルク電圧指令V1b * は変化しないと仮定)と
仮定して今回電圧指令値V1a * ,V1b * とし、その仮定
した電圧指令値と電流指令値i1a * ,i 1b * と電流検出
値i1a,i1bを使って励磁、トルクの各積分項(図中Y
OとYT)を計算によって求め、2回目からはその計算
した積分項を使用してIP制御によって電流制御を行
う。本方式によって、比例項の大きな変化を積分項に反
映する事ができるので1次電圧指令値V1a * ,V1b *
急変しない。なお積分項を計算する計算式は、電流制御
系を式で記述した(12)(13)式から求める。
As described above, current control is performed by IP control.
If the gain is switched when the carrier signal is switched,
The proportional term changes greatly, while the integral terms YO and YT change.
Voltage command value V1a *, V1b *Sudden change
I will end up. Immediately before and after switching the carrier signal, output to the motor.
The voltage that must be applied is almost unchanged (the
The pulling time is extremely short). Therefore, this embodiment
In the current controller 3 of, only once after switching the carrier signal
Is the same as the voltage immediately before switching (primary excitation voltage command V1a
*And the primary torque voltage command V1b *Is assumed to remain unchanged) and
Assuming this time voltage command value V1a *, V1b *And its assumption
Voltage command value and current command value i1a *, I 1b *And current detection
Value i1a, I1bExcitation and torque integral terms (Y in the figure)
O and YT) is calculated and the calculation is performed from the second time.
The current is controlled by IP control using the integrated term
U With this method, a large change in the proportional term is reflected in the integral term.
Because it can be projected, the primary voltage command value V1a *, V1b *Is
Does not change suddenly. The formula for calculating the integral term is the current control
The system is obtained from the equations (12) and (13) described by equations.

【0065】このようにしたので、電流制御周期変化時
にも安定した電圧指令値v1a * ,v 1b * を算出すること
が可能であり、したがって、搬送波変更時の出力電流が
1サンプルも遅れることなく安定制御が可能となり過渡
的な電流変化は発生しない。
Since this is done, when the current control cycle changes
Stable voltage command value v1a *, V 1b *To calculate
Therefore, the output current when changing the carrier is
Stable control is possible without delaying even one sample
Current change does not occur.

【0066】次に第1実施例の同一次元磁束オブザーバ
4の動作を説明する。この同一次元磁束オブザーバ4は
離散時間系の演算を行い、また搬送波信号周波数の半周
期分の時期をサンプリング時間としているので、搬送波
信号変更の際には搬送波周波数(=オブザーバ演算周
期)に応じた演算方法を行う必要がある。そこで同一次
元磁束オブザーバ4は、搬送波信号Hが変更されると、
前回の1次電圧指令値v 1d * ,v1q * と今回の1次電流
検出値i1d,i1qを用いて1次電流推定値i1 #及び2
次磁束推定値λ2 # を推定演算する。このようにして推
定演算した推定値i1 # ,λ2 # が速度適応機構7に入
力されて電動機速度推定値ωr # が推定演算される。
Next, the same-dimensional magnetic flux observer of the first embodiment
The operation of No. 4 will be described. This same-dimensional magnetic flux observer 4
Performs discrete-time operation, and also performs half-cycle of carrier signal frequency
Since the sampling period is the period of time, the carrier wave
Carrier frequency (= observer calculation frequency when changing signals)
It is necessary to perform the calculation method according to the period. So same next
When the carrier wave signal H is changed, the original magnetic flux observer 4
Previous primary voltage command value v 1d *, V1q *And this primary current
Detected value i1d, I1qIs used to estimate the primary current i1 #And 2
Estimated secondary magnetic flux λ2 #Estimate calculation. In this way
Estimated value i calculated by constant calculation1 #, Λ2 #Enters speed adaptation mechanism 7
Forced motor speed estimate ωr #Is estimated and calculated.

【0067】つまり図5に示すように同一次元磁束オブ
ザーバ4で使用される演算定数は、搬送波信号が変更さ
れてから2演算周期後に変更し有効となる。このように
2サンプル後の演算周期まで、搬送波変更前の演算周期
を考慮してオブザーバ演算を行うので、離散時間系によ
る1次電流推定値i1 # 及び2次磁束推定値λ2 # の推
定演算を正確に実行できる。したがって推定値i1 #
λ2 # を用いて速度適応機構7で求める電動機速度推定
値ωr # は連続的な値となり、スムーズな搬送波信号の
変更ができる。
That is, as shown in FIG. 5, the operation constants used in the same-dimensional magnetic flux observer 4 are changed and made effective two operation cycles after the carrier wave signal is changed. In this way, the observer calculation is performed up to the calculation cycle after two samples in consideration of the calculation cycle before changing the carrier wave, and therefore the estimation of the primary current estimation value i 1 # and the secondary magnetic flux estimation value λ 2 # by the discrete time system The calculation can be executed accurately. Therefore, the estimated value i 1 # ,
The estimated motor speed value ω r # obtained by the speed adaptation mechanism 7 using λ 2 # becomes a continuous value, and the carrier signal can be changed smoothly.

【0068】一方、基本位相角検出用積分器11で行う
出力周波数の位相演算は、搬送波周波数に応じて演算す
る必要がある。搬送波信号が変更されると、出力周波数
の位相演算を行う積分器11は、図5に示すように、1
サンプル後の演算周期までは、搬送波変更前の周期を考
慮した位相演算を行うので、搬送波変更時の出力電圧位
相を正確に演算できる。このように搬送波変更時の出力
電圧位相を連続的に変化させることで誘導電動機1に過
渡電流が流れない。したがってモータトルクの過渡変化
なしに搬送波変更が可能になった。
On the other hand, the phase calculation of the output frequency performed by the basic phase angle detecting integrator 11 needs to be calculated according to the carrier frequency. When the carrier signal is changed, the integrator 11 that performs the phase calculation of the output frequency is
Up to the calculation cycle after sampling, the phase calculation is performed in consideration of the cycle before changing the carrier, so that the output voltage phase when changing the carrier can be calculated accurately. By thus continuously changing the output voltage phase when changing the carrier wave, a transient current does not flow in the induction motor 1. Therefore, the carrier wave can be changed without a transient change in the motor torque.

【0069】<第2実施例>次に図6を参照して本発明
の第2実施例を説明する。この第2実施例では、図8に
示す従来技術に対して、次の点が異なる。即ち、すべり
角周波数修正用積分器16で求めたすべり角周波数修正
値ωscと、速度適応機構7で求めた電動機速度推定値ω
r # とを加算器21にて加算して修正電動機速度推定値
ωr # ’を求め、この修正電動機速度推定値ωr # ’同
一次元磁束オブザーバ4に入力している。なお他の部分
は図8に示す従来技術と同一であり、電源角周波数ω0
=ωr # +ωsc+ωs * となっている。
<Second Embodiment> Next, referring to FIG. 6, the present invention will be described.
A second embodiment will be described. In this second embodiment, as shown in FIG.
The following points differ from the related art shown. That is, slip
Slip angular frequency correction obtained by the integrator 16 for angular frequency correction
Value ωscAnd the estimated motor speed ω obtained by the speed adaptation mechanism 7
r #And adder 21 to add corrected motor speed estimated value
ωr #′ Is obtained, and the corrected motor speed estimated value ωr #'same
It is input to the one-dimensional magnetic flux observer 4. Still other parts
Is the same as the prior art shown in FIG.0
= Ωr #+ Ωsc+ Ωs *Has become.

【0070】図8の従来技術でも説明したが、すべり角
周波数修正値ωscは、2次トルク軸磁束推定値λ2b #
(5)式で示す理論値と同じく零となるように、求めた
ものである。したがって同一次元磁束オブザーバ4に入
力する修正電動機速度推定値ωr # ’は、速度推定演算
による遅れを補正した真の値となる。よって速度推定演
算が正確に行なうことができるようになり、トルク指令
値どおりのトルクが誘導電動機1から出力できるように
なった。
As described in the prior art of FIG. 8, the slip angular frequency correction value ω sc is calculated so that the secondary torque axis magnetic flux estimated value λ 2b # becomes zero, which is the same as the theoretical value shown in the equation (5). It is a thing. Therefore, the corrected motor speed estimated value ω r # 'input to the same-dimensional magnetic flux observer 4 becomes a true value in which the delay due to the speed estimation calculation is corrected. Therefore, the speed estimation calculation can be accurately performed, and the torque according to the torque command value can be output from the induction motor 1.

【0071】[0071]

【発明の効果】第1の発明によれば、誘導電動機が低速
領域で回転されるときには、PWM制御インバータで用
いる搬送波信号の周波数を下げるので、見かけ上のPW
M演算分解能が高まり、正確な速度制御をすることがで
きる。
According to the first aspect of the invention, when the induction motor is rotated in the low speed range, the frequency of the carrier signal used in the PWM control inverter is lowered, so that the apparent PW is obtained.
The M calculation resolution is increased, and accurate speed control can be performed.

【0072】第2の発明によれば設定値にヒステリシス
を設けたので、搬送波信号を切り換えたときに、チャタ
リングが生じることがなく、安定した運転ができる。
According to the second aspect of the invention, since hysteresis is provided in the set value, chattering does not occur when the carrier signal is switched, and stable operation can be performed.

【0073】第3の発明によれば、搬送波信号を切り換
えても1次電圧指令値の変化を抑制するようにしたの
で、安定的に搬送波信号を切り換えることができる。
According to the third aspect of the invention, the change of the primary voltage command value is suppressed even when the carrier signal is switched, so that the carrier signal can be stably switched.

【0074】第4の発明によれば、同一次元磁束オブザ
ーバには、演算遅れを補正した修正電動機速度推定値ω
r # ’(=ωr # +ωsc)を入力するため、速度推定演
算に誤差がなくなり、正確なトルク制御をすることがで
きる。
According to the fourth invention, the same-dimensional magnetic flux observer is provided with the corrected motor speed estimated value ω with the calculation delay corrected.
Since r # '(= ω r # + ω sc ) is input, there is no error in the speed estimation calculation, and accurate torque control can be performed.

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

【図1】本発明の第1実施例を示すブロック構成図。FIG. 1 is a block configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例に用いるPWM制御インバータを示
すブロック構成図。
FIG. 2 is a block diagram showing a PWM control inverter used in the first embodiment.

【図3】第1実施例に用いる搬送波信号を示す波形図。FIG. 3 is a waveform diagram showing a carrier signal used in the first embodiment.

【図4】第1実施例に用いるデジタル電流制御器を示す
ブロック構成図。
FIG. 4 is a block diagram showing a digital current controller used in the first embodiment.

【図5】第1実施例における演算スケジュールを示すタ
イムチャート。
FIG. 5 is a time chart showing a calculation schedule in the first embodiment.

【図6】本発明の第2実施例を示すブロック構成図。FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図7】従来技術を示すブロック構成図。FIG. 7 is a block diagram showing a conventional technique.

【図8】従来技術を示すブロック構成図。FIG. 8 is a block diagram showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘導電動機 2 PWM制御インバータ 2a 搬送波信号生成部 2b 搬送波信号変更指令部 2c PWM変調指令部 3 デジタル電流制御器 4 同一次元磁束オブザーバ 5 すべり算出器 6 速度制御器 7 速度適応機構 8 座標変換器 9 座標変換器 10 座標変換器 11 基本位相角算出用積分器 16 すべり角周波数修正用積分器 17 加算器 21 加算器 ωs すべり角周波数 ωs * すべり角周波数指令値 ωsc すべり角周波数修正値 ω0 電源角周波数 ωr 電動機速度 ωr * 電動機速度指令値 ωr # 電動機速度推定値 ωr #' 修正電動機速度指令値 ωr max 電動機速度最大値 v1 1次電圧 v1a 1次励磁軸電圧 v1b 1次トルク軸電圧 v1 * 1次電圧指令値 v1a * ,v1d * 1次励磁軸電圧指令値 v1b * ,v1q * 1次トルク軸電圧指令値 iu ,iv ,iw 1次電流 i1 1次電流検出値 i1a,i1d 1次励磁軸電流検出値 i1b,i1q 1次トルク軸電流検出値 i1 * 1次電流指令値 i1a * 1次励磁軸電流指令値 i1b * 1次トルク軸電流指令値 i1 # 1次電流推定値 i1d # 1次励磁軸電流推定値 i1q # 1次トルク軸電流推定値 λ2 2次磁束 λ2a,λ2d 2次励磁軸磁束 λ2b,λ2q 2次トルク軸磁束 λ2 # 2次磁束推定値 λ2a # ,λ2d # 2次励磁軸磁束推定値 λ2b # ,λ2q # 2次トルク軸磁束推定値 vu ,vv ,vw 1次電圧制御指令電圧 θ0 基本位相角 HH ,HL 搬送波信号 I PWM変調指令DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 induction motor 2 PWM control inverter 2a carrier wave signal generation part 2b carrier wave signal change command part 2c PWM modulation command part 3 digital current controller 4 same dimension magnetic flux observer 5 slip calculator 6 speed controller 7 speed adaptation mechanism 8 coordinate converter 9 Coordinate converter 10 Coordinate converter 11 Integrator for basic phase angle calculation 16 Integrator for slip angle frequency correction 17 Adder 21 Adder ω s Slip angular frequency ω s * Slip angular frequency command value ω sc Slip angular frequency correction value ω 0 power supply angular frequency omega r motor speed omega r * motor speed command value omega r # motor speed estimated value omega r # 'modified motor speed command value omega r max motor speed maximum value v 1 1 primary voltage v 1a 1 primary excitation axis voltage v 1b 1 primary torque-axis voltage v 1 * 1 primary voltage command value v 1a *, v 1d * 1 primary excitation axis voltage command value v 1b *, v 1q * 1 primary torque-axis voltage command value i u, i v, i w 1 Current i 1 1 primary current detected values i 1a, i 1d 1 primary excitation axis current detection value i 1b, i 1q 1 primary torque axis current detection value i 1 * 1 primary current command value i 1a * 1 primary excitation axis current command value i 1b * 1 primary torque axis current command value i 1 # 1 primary current estimated value i 1d # 1 primary excitation axis current estimated value i 1q # 1 primary torque axis current estimated value lambda 2 2 rotor flux λ 2a, λ 2d 2-order Excitation axis flux λ 2b , λ 2q Secondary torque axis flux λ 2 # Estimated value of secondary flux λ 2a # , λ 2d # Estimated value of secondary excitation axis flux λ 2b # , λ 2q # Estimated value of secondary torque axis flux v u , v v , v w Primary voltage control command voltage θ 0 Basic phase angle H H , H L Carrier wave signal I PWM modulation command

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1次電流指令値(i1 * )と1次電流検
出値(i1 )と電源角周波数(ω0 )を入力し、誘導電
動機の電流非干渉化制御を行ない1次電圧指令値(v1
* )を出力する電流制御器(3)と、 前記電流制御器(3)の出力である1次電圧指令値(v
1 * )を二相三相変換してなる1次電圧制御指令電圧
(vu ,vv ,vw )と、搬送波信号とを比較し、比較
結果に応じてPWM動作をし、PWM制御された等価正
弦波電力を誘導電動機(1)へ供給するPWM制御イン
バータ(2)と、 1次電流検出値(i1 )と1次電圧指令値(v1 * )と
電動機速度推定値(ω r # )をそれぞれ入力し、1次電
流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2 # を推定する同一
次元磁束オブザーバ(4)と、 前記同一次元磁束オブザーバ(4)の出力である1次電
流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2 # と、1次電流検
出値(i1 )をそれぞれ入力し、電動機速度推定値(ω
r # )を推定演算して出力する速度適応機構(7)と、 1次電流指令値(i1 * )の励磁軸成分とトルク軸成分
を基に該電動機のすべり角周波数指令値(ωs * )を演
算し出力するすべり算出器(5)と、 前記すべり算出器(5)の出力であるすべり角周波数指
令値(ωs * )に電動機速度推定値(ωr # )を加算し
て前記電流制御器(3)の制御入力である電源角周波数
(ω0 )を出力する加算器(17)と、 を具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装
置において、 前記PWM制御インバータ(2)は、電動機速度推定値
ωr # が設定値よりも大きいときには、周波数の高い搬
送波信号を用いて1次電圧制御指令電圧(vu,vv
w )と比較をし、電動機速度推定値ωr # が設定値よ
りも小さくなったら、周波数の低い搬送波信号を用いて
1次電圧制御指令電圧(vu ,vv ,v w )と比較をし
てPWM動作をすることを特徴とする誘導電動機の速度
センサレスベクトル制御装置。
1. A primary current command value (i1 *) And primary current detection
Outgoing price (i1) And power angular frequency (ω0) And enter induction
The primary voltage command value (v1
*), And a primary voltage command value (v) that is the output of the current controller (3).
1 *) Is a two-phase three-phase conversion primary voltage control command voltage
(Vu, Vv, Vw) With the carrier signal and compare
The PWM operation is performed according to the result, and the PWM controlled equivalent positive
PWM control in that supplies chord wave power to the induction motor (1)
The barter (2) and the primary current detection value (i1) And the primary voltage command value (v1 *)When
Estimated motor speed (ω r #) For each
Flow estimate i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #Estimate the same
Dimensional magnetic flux observer (4) and the primary power output from the same dimensional magnetic flux observer (4)
Flow estimate i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #And primary current detection
Outgoing price (i1), And estimate the motor speed (ω
r #) And a speed adaptation mechanism (7) that estimates and outputs the primary current command value (i1 *) Excitation axis component and torque axis component
Based on the slip angular frequency command value (ωs *Play)
A slip calculator (5) that calculates and outputs, and a slip angular frequency finger that is an output of the slip calculator (5).
Command value (ωs *) To the estimated motor speed (ωr #) Is added
Power source angular frequency which is the control input of the current controller (3)
0) Output adder (17), and an induction motor speed sensorless vector control device comprising:
In the above arrangement, the PWM control inverter (2) is provided with an estimated motor speed value.
ωr #Is larger than the set value, the
The primary voltage control command voltage (vu, Vv,
vw) And estimate the motor speed ωr #Is the set value
If it becomes smaller, use a carrier signal with a low frequency
Primary voltage control command voltage (vu, Vv, V w)
Speed of induction motor characterized by PWM operation
Sensorless vector controller.
【請求項2】 前記PWM制御インバータ(2)では、
電動機速度推定値ω r # が降下してくるときに用いる第
1の設定値と、電動機速度推定値ωr # が上昇していく
ときに用いる第2の設定値とが設定されていることを特
徴とする請求項1の誘導電動機の速度センサレスベクト
ル制御装置。
2. In the PWM control inverter (2),
Estimated motor speed ω r #To be used when
1 set value and motor speed estimated value ωr #Is rising
It is special that the second setting value used at the time is set.
The speed sensor-less vector of the induction motor according to claim 1.
Control device.
【請求項3】 前記電流制御器(3)では、搬送波信号
を切り換えた直後の制御タイミングでは切り換え直前の
1次電圧指令値(v1 * )を出力し、その後の制御タイ
ミングでは計算により求めた1次電圧指令値(v1 *
を出力することを特徴とする請求項1の誘導電動機の速
度センサレスベクトル制御装置。
3. The current controller (3) outputs the primary voltage command value (v 1 * ) immediately before switching at the control timing immediately after switching the carrier signal, and calculates it at the subsequent control timing. Primary voltage command value (v 1 * )
The speed sensorless vector control device for an induction motor according to claim 1, wherein
【請求項4】 1次電流指令値(i1 * )と1次電流検
出値(i1 )と電源角周波数(ω0 )を入力し、誘導電
動機の電流非干渉化制御を行ない1次電圧指令値(v1
* )を出力する電流制御器(3)と、 前記電流制御器(3)の出力である1次電圧指令値(v
1 * )を基に誘導電動機を速度制御する電力変換器
(2)と、 1次電流検出値(i1 )と1次電圧指令値(v1 * )と
電動機速度推定値(ω r # )をそれぞれ入力し、1次電
流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2 # を推定する同一
次元磁束オブザーバ(4)と、 前記同一次元磁束オブザーバ(4)の出力である1次電
流推定値i1 # と2次磁束推定値λ2 # と、1次電流検
出値(i1 )をそれぞれ入力し、電動機速度推定値(ω
r # )を推定演算して出力する速度適応機構(7)と、 前記同一次元磁束オブザーバ(4)の出力である固定子
座標上の2次トルク軸磁束推定値λ2d # を座標変換した
同期回転座標上の2次トルク軸磁束推定値λ2b # を積分
演算してすべり角周波数修正値ωscを出力する積分器
(16)と、 1次電流指令値(i1 * )の励磁軸成分とトルク軸成分
を基に該電動機のすべり角周波数指令値(ωs * )を演
算し出力するすべり算出器(5)と、 前記すべり算出器(5)の出力であるすべり角周波数指
令値(ωs * )に電動機速度推定値(ωr # )を加算し
て前記電流制御器(3)の制御入力である電源角周波数
(ω0 )を出力する加算器(17)と、 を具備する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装
置において、 前記電動機速度推定値ωr # にすべり角周波数修正値ω
scを加えて修正電動機速度推定値ωr # ’を求め、前記
同一次元磁束オブザーバ(4)には、前記電動機速度推
定値ωr # の代わりに、求めた修正電動機速度推定値ω
r # ’を入力する加算器(12)を備えたことを特徴と
する誘導電動機の速度センサレスベクトル制御装置。
4. A primary current command value (i1 *) And primary current detection
Outgoing price (i1) And power angular frequency (ω0) And enter induction
The primary voltage command value (v1
*), And a primary voltage command value (v) that is the output of the current controller (3).
1 *), A power converter that controls the speed of the induction motor
(2) and the primary current detection value (i1) And the primary voltage command value (v1 *)When
Estimated motor speed (ω r #) For each
Flow estimate i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #Estimate the same
Dimensional magnetic flux observer (4) and the primary power output from the same dimensional magnetic flux observer (4)
Flow estimate i1 #And secondary magnetic flux estimated value λ2 #And primary current detection
Outgoing price (i1), And estimate the motor speed (ω
r #) And a velocity adaptation mechanism (7) for estimating and outputting
Secondary torque axis magnetic flux estimated value λ2d #Coordinate conversion
Secondary torque axis magnetic flux estimated value λ on synchronous rotation coordinates2b #Integrate
Calculated slip angular frequency correction value ωscIntegrator that outputs
(16) and the primary current command value (i1 *) Excitation axis component and torque axis component
Based on the slip angular frequency command value (ωs *Play)
A slip calculator (5) that calculates and outputs, and a slip angular frequency finger that is an output of the slip calculator (5).
Command value (ωs *) To the estimated motor speed (ωr #) Is added
Power source angular frequency which is the control input of the current controller (3)
0) Output adder (17), and an induction motor speed sensorless vector control device comprising:
, The estimated motor speed value ωr #Slip angular frequency correction value ω
scCorrected motor speed estimate ωr #
The same-dimensional magnetic flux observer (4) includes the motor speed
Constant value ωr #Instead of the calculated modified motor speed estimate ω
r #'Is provided with an adder (12) for inputting
Speed sensorless vector control device for induction motor.
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