JPH089682A - 誘導機制御装置 - Google Patents

誘導機制御装置

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JPH089682A
JPH089682A JP6138440A JP13844094A JPH089682A JP H089682 A JPH089682 A JP H089682A JP 6138440 A JP6138440 A JP 6138440A JP 13844094 A JP13844094 A JP 13844094A JP H089682 A JPH089682 A JP H089682A
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induction machine
phase
power supply
speed
constant frequency
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JP6138440A
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Masanori Miyazaki
雅徳 宮崎
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、商用同期切り替えのできる誘導機制
御装置を提供することにある。 【構成】本発明は、誘導機の1次電流を磁束発生電流成
分と,トルク発生電流成分とに分離して制御する誘導機
制御装置において、前記誘導機の回転速度を1次電流と
端子電圧の検出値または基準値から演算する速度推定手
段と、前記誘導機の回転速度の指令値と前記速度推定手
段から出力される速度推定値とを比較し,その誤差をト
ルク指令値として出力する速度制御手段と、前記誘導機
の端子電圧位相または端子電圧位相の指令値と,定周波
数電源電圧の位相とを比較して位相誤差を出力する位相
比較手段と、前記位相比較手段の出力を濾波するフィル
タとを備え、前記フィルタの出力を前記誘導機のトルク
発生電流成分の指令値として用い、前記定周波数電源電
圧位相と前記誘導機の端子電圧位相を所定の位相差に保
持しているので、速度センサが不要で、安定かつ高い速
度制御精度を有すると共に商用同期切り替えを行うこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインバータ等の誘導機の
1次周波数を制御することにより誘導機の速度を制御
し、商用電源等の定周波電源と電圧、周波数および位相
を合わせた後、誘導機を定周波電源に切り替える誘導機
制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、交流電動機を可変周波数電源装
置により駆動し、商用電源等の定周波数電源(以下商用
電源と略す)と同一周波数になったとき、商用電源と電
動機端子電圧との位相を合わせて切り替える方式を、商
用同期切り替え方式、と呼んでいる。この切り替え方式
は、大容量の同期電動機では始動電流を抑制したり、同
期電動機の熱的、機械的ストレスを軽減する目的で用い
られている。一方、誘導電動機では実際の回転数と1次
周波数との間にすべりが存在し、周波数と回転数が等し
くならないので、回転数を制御せず、周波数を制御する
ことで商用同期切り替えを実現している。
【0003】次に、図4を参照して誘導機を周波数制御
(V/f制御)し、商用同期切り替えを行う従来の誘導
機制御装置について説明する。同図において、1は誘導
機、2は周波数変換回路、3及び4は開閉器、5は位相
比較回路、6はローパスフィルタ、7は周波数基準演算
回路、8は電圧基準演算回路、9はPWM制御回路であ
る。
【0004】図4の誘導機制御装置では、通常、インバ
ータ2の出力に接続された開閉器3を閉路して、インバ
ータ2により誘導機1を始動し可変速制御する。商用同
期切り換えを行うには、まず周波数基準fREF を商用電
源の周波数と同一にして、インバータ2の出力周波数を
商用電源の周波数とほぼ同一にする。次に、位相比較回
路5にインバータ出力電圧位相θv と商用電源電圧位相
θp を入力して、その位相誤差Δθをローパスフィルタ
6に入力し、その出力fp を周波数基準fREFに加算す
る。その加算された周波数f1 * を基にインバータの出
力周波数を制御することにより位相誤差Δθが0にな
り、インバータの出力電圧位相θv は商用電源電圧位相
θp と一致し、同期状態となる。この同期状態になった
時、インバータ側の開閉器3を開路し、商用電源側の開
閉器4を閉路すると商用電源への切り換えが完了する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した図4のV/f
制御の誘導機制御装置は、シンプルという特徴を有する
が、次のような欠点を有している。すなわち、(1)誘
導機の速度を正確に制御できない。(2)制御の安定性
が悪く負荷急変や急加減速運転には適さない。(3)始
動時に大きな始動トルクを得ることができない。
【0006】しかし、V/f制御の上記のような欠点
は、誘導機に速度センサを付けてベクトル制御すること
により解消される。ベクトル制御を行うインバータによ
る商用同期切り替え方式も既に実現されているが、この
方式は速度センサが不可欠という問題がある。
【0007】(目的)本発明は、上記問題を解消するた
めになされたもので、その目的は、速度センサが不要
で、安定かつ高い速度制御精度を有すると共に商用同期
切り替えのできる誘導機制御装置を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項1は、誘導機の1次電流を磁束発生に
寄与する電流成分と,トルク発生に寄与する電流成分と
に分離して制御する誘導機制御装置において、前記誘導
機の回転速度を1次電流と端子電圧の検出値または基準
値から演算する速度推定手段と、前記誘導機の回転速度
の指令値と前記速度推定手段から出力される速度推定値
とを比較し,その誤差を増幅してトルク指令値として出
力する速度制御手段と、前記誘導機の端子電圧位相また
は端子電圧位相の指令値と,定周波数電源電圧の位相と
を比較して位相誤差を出力する位相比較手段と、前記位
相比較手段の出力を濾波するフィルタとを備え、前記フ
ィルタの出力を前記誘導機のトルク発生に寄与する電流
成分の指令値として用い、前記定周波数電源電圧位相と
前記誘導機の端子電圧位相を所定の位相差に保持するこ
とを特徴とする。
【0009】本発明の請求項2は、請求項1記載の誘導
機制御装置において、前記定周波数電源電圧を検出する
電圧検出手段と、前記誘導機の端子電圧の目標値と前記
電圧検出手段からの検出値とを比較し,その偏差量を算
出する定周波数電源電圧変動検出手段と、前記定周波数
電源電圧変動検出手段により算出された偏差量を基に磁
束発生に寄与する電流成分を修正して,前記定周波数電
源電圧が変動した場合でも前記誘導機の端子電圧を前記
定周波数電源電圧の所定の誤差範囲内に収まるように制
御することを特徴とする。
【0010】本発明の請求項3は、請求項1記載の誘導
機制御装置において、前記誘導機の回転速度の指令値と
前記速度推定手段から出力される速度推定値とを比較し
た速度誤差を増幅してトルク指令値として出力する速度
制御手段と、前記誘導機の端子電圧位相または端子電圧
位相の指令値と前記定周波数電源電圧の位相とを比較し
て位相誤差を出力する位相比較手段と、前記位相誤差と
前記速度誤差を選択切り替える切り替え手段とを備え、
前記位相誤差を前記速度制御手段の速度誤差の代わりに
入力して、この速度制御手段の出力信号を前記誘導機の
トルク発生に寄与する電流成分の指令値として用い、前
記定周波数電源電圧位相と前記誘導機の端子電圧位相を
所定の位相差に保持することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の請求項1では、商用同期切り替えを行
うためには、誘導機の端子電圧位相または端子電圧位相
の指令値と商用電源電圧の位相とを比較する位相比較手
段により位相誤差を検出して、その位相誤差をローパス
フィルタにより濾波して、トルクの指令値またはトルク
発生に寄与する電流成分の基準値として用いる。これに
より、位相比較手段、ローパスフィルタ、電流制御回
路、座標変換回路が位相同期ループ(PLL)を構成し
て、商用電源とインバータ出力電圧との位相差を0にす
るよう動作する。さらに、一定周波数の商用電源を入力
して可変周波数可変電圧の交流電力を出力する誘導機制
御装置の出力と誘導機の端子を接続する第1の開閉器
と、前記一定周波数の商用電源と誘導機の端子を接続す
る第2の開閉器を設け、これら開閉器を切り替えること
で商用同期切り替えを実施している。
【0012】本発明の請求項2では、商用電源に電圧変
動が生じた場合には、商用電源電圧を検出する電圧検出
手段と、誘導機の端子電圧の目標値と電圧検出手段から
の検出信号とを比較して偏差量を算出する商用電源電圧
変動検出手段とを用いて、前記商用電源電圧変動検出手
段により算出された偏差量を基に、磁束発生に寄与する
電流成分を修正することにより、商用電源電圧が変動し
た場合でも誘導機の端子電圧を商用電源電圧と所定の誤
差範囲内に収めることが可能となる。
【0013】本発明の請求項3では、商用同期切り替え
を行うためには、誘導機の端子電圧位相または端子電圧
位相の指令値と商用電源電圧の位相とを比較する位相比
較手段により位相誤差を検出して、その位相誤差を速度
制御回路に速度偏差の代わりに入力して、これをローパ
スフィルタとして使用することにより、その出力をトル
クの指令値またはトルク発生に寄与する電流成分の基準
値として用いる。これにより、インバータ位相比較手
段、速度制御回路、電流制御回路、座標変換回路が位相
同期ループ(PLL)を構成して、商用電源とインバー
タ出力電圧との位相差を0にするように動作する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の第1実施例(請求項1対応)の構成
図である。同図において、符号1〜6および9は、図4
と同一構成要素であるので、その説明は省略する。10
は速度制御回路、11はトルク電流基準切り替え回路、
12は励磁電流基準演算回路、13はトルク電流制御回
路、14は励磁電流制御回路、15は座標変換回路、1
6は周波数基準演算回路、17は積分回路、18は座標
変換回路である。
【0015】次に、本実施例の動作を説明する。商用同
期切り替えを行うためには、座標変換回路15の出力と
して得られる誘導機1の端子電圧位相θv と商用電源電
圧の位相θp とを比較する位相比較手段5により位相誤
差Δθを検出して、その位相誤差Δθをローパスフィル
タ6により濾波する。商用同期切り替えを行う際には、
トルク電流基準切り替え回路11を用いてローパスフィ
ルタ6の出力fs をトルクの指令値またはトルク発生に
寄与する電流成分の基準値Iq* として用いる。これに
より位相比較手段5、ローパスフィルタ6、トルク電流
基準切り替え回路11、トルク電流制御回路13、座標
変換回路15が位相同期ループ(PLL)を構成して、
商用電源とインバータ出力電圧との位相差を0にするよ
う動作する。更に、一定周波数の商用電源を入力して可
変周波数可変電圧の交流電力を出力する誘導機制御装置
の出力と誘導機の端子を接続する第1の開閉器と、前記
一定周波数の商用電源と誘導機の端子を接続する第2の
開閉器を設けており、これら開閉器を切り替えることで
商用同期切り替えが完了する。
【0016】図2は本発明の第2実施例(請求項2対
応)の構成図である。同図において、符号1〜6および
9〜18は、図1の第1実施例と同一構成要素であるた
め、その説明は省略する。19は商用電源電圧変動検出
回路である。
【0017】以下、本実施例の動作を説明する。商用電
源に電圧変動が生じた場合には、商用電源電圧Vp を検
出して誘導機1の端子電圧の目標値Φ* と比較し、その
偏差量ΔVを算出する商用電源電圧変動検出回路19を
設けている。この商用電源電圧変動検出回路19によ
り、算出された偏差量ΔVを基に磁束発生に寄与する電
流成分Id* を修正するので、商用電源電圧が変動した
場合でも誘導機1の端子電圧を商用電源電圧と所定の誤
差範囲内に収めることが可能となる。
【0018】図3は本発明の第3実施例(請求項3対
応)の構成図である。同図において、符号1〜5,9,
10,12〜15,17,18は、図2の第2実施例と
同一構成要素であるため、その説明は省略する。20は
速度偏差・位相誤差切り替え回路である。
【0019】以下、本実施例の動作を説明する。商用同
期切り替えを行うためには、座標変換回路15の出力と
して得られる誘導機1の端子電圧位相θv と商用電源電
圧θp とを比較する位相比較回路5により位相誤差Δθ
を検出する。速度偏差・位相誤差切り替え回路20によ
り、速度制御回路10の入力である速度偏差Δωr と、
位相誤差Δθを切り替えて、速度制御回路10をローパ
スフィルタとして使用することにより、その出力をトル
クの指令値またはトルク発生に寄与する電流成分の基準
値Iq* として用いる。これにより、位相比較回路5、
速度偏差・位相誤差切り替え回路20、速度制御回路1
0、トルク電流制御回路13、座標変換回路15が位相
同期ループ(PLL)を構成して、商用電源とインバー
タ出力電圧との位相差を0にするよう動作する。更に、
一定周波数の商用電源を入力して可変周波数可変電圧の
交流電力を出力する誘導機制御装置2の出力と誘導機1
の端子を接続する第1の開閉器3と、一定周波数の商用
電源と誘導機の端子を接続する第2の開閉器4を設けて
おり、これら開閉器を切り替えることで商用同期切り替
えが完了する。
【0020】以上の各実施例において、周波数変換回路
2は電圧形インバータを例に挙げて説明したが、本発明
は電圧形インバータに限らない。つまり、周波数を任意
に制御可能な周波数変換回路なら、その形式を問わな
い。また、センサレスベクトル制御の方式には種々の方
式があり、上記実施例の方式に関わらず実現可能である
ことは勿論である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
速度センサが不要で、安定かつ高い速度制御精度を有す
ると共に商用同期切り替えを行うことのできる誘導機制
御装置を提供できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の回路構成図
【図2】本発明の第2実施例の回路構成図
【図3】本発明の第3実施例の回路構成図
【図4】従来の商用同期切り替え装置の回路構成図
【符号の説明】
1…誘導機、2…周波数変換回路、3…開閉器、4…開
閉器、5…位相比較回路、6…ローパスフィルタ、7…
周波数基準演算回路、8…電圧基準演算回路、9…PW
M制御回路、10…速度制御回路、11…トルク電流基
準切り替え回路、12…励磁電流基準演算回路、13…
トルク電流制御回路、14…励磁電流制御回路、15…
座標変換回路、16…周波数基準演算回路、17…積分
回路、18…座標変換回路、19…商用電源電圧変動検
出回路、20…速度偏差・位相誤差切り替え回路。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導機の1次電流を磁束発生に寄与する
    電流成分と,トルク発生に寄与する電流成分とに分離し
    て制御する誘導機制御装置において、前記誘導機の回転
    速度を1次電流と端子電圧の検出値または基準値から演
    算する速度推定手段と、前記誘導機の回転速度の指令値
    と前記速度推定手段から出力される速度推定値とを比較
    し,その誤差を増幅してトルク指令値として出力する速
    度制御手段と、前記誘導機の端子電圧位相または端子電
    圧位相の指令値と,定周波数電源電圧の位相とを比較し
    て位相誤差を出力する位相比較手段と、前記位相比較手
    段の出力を濾波するフィルタとを備え、前記フィルタの
    出力を前記誘導機のトルク発生に寄与する電流成分の指
    令値として用い、前記定周波数電源電圧位相と前記誘導
    機の端子電圧位相を所定の位相差に保持することを特徴
    とする誘導機制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の誘導機制御装置におい
    て、前記定周波数電源電圧を検出する電圧検出手段と、
    前記誘導機の端子電圧の目標値と前記電圧検出手段から
    の検出値とを比較し,その偏差量を算出する定周波数電
    源電圧変動検出手段と、前記定周波数電源電圧変動検出
    手段により算出された偏差量を基に磁束発生に寄与する
    電流成分を修正して,前記定周波数電源電圧が変動した
    場合でも前記誘導機の端子電圧を前記定周波数電源電圧
    の所定の誤差範囲内に収まるように制御することを特徴
    とする誘導機制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の誘導機制御装置におい
    て、前記誘導機の回転速度の指令値と前記速度推定手段
    から出力される速度推定値とを比較した速度誤差を増幅
    してトルク指令値として出力する速度制御手段と、前記
    誘導機の端子電圧位相または端子電圧位相の指令値と前
    記定周波数電源電圧の位相とを比較して位相誤差を出力
    する位相比較手段と、前記位相誤差と前記速度誤差を選
    択切り替える切り替え手段とを備え、前記位相誤差を前
    記速度制御手段の速度誤差の代わりに入力して、この速
    度制御手段の出力信号を前記誘導機のトルク発生に寄与
    する電流成分の指令値として用い、前記定周波数電源電
    圧位相と前記誘導機の端子電圧位相を所定の位相差に保
    持することを特徴とする誘導機制御装置。
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