JPH09294399A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents

誘導電動機のベクトル制御装置

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JPH09294399A
JPH09294399A JP8103067A JP10306796A JPH09294399A JP H09294399 A JPH09294399 A JP H09294399A JP 8103067 A JP8103067 A JP 8103067A JP 10306796 A JP10306796 A JP 10306796A JP H09294399 A JPH09294399 A JP H09294399A
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真人 森
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正 足利
Katsuyuki Watanabe
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘導電動機のベクトル制御において、実際の
電動機定数と制御上の電動機定数がずれた場合に過電流
を起こしてインバータの停止を招く。 【解決手段】 誘導電動機のトルク電流指令I1b*と励
磁電流指令I1a*とその検出値I1b,I1aの偏差を比例
積分演算する電流制御系と、トルク軸電圧V1bと励磁軸
電圧V1aを制限するリミッタ6f,6eを設けたベクトル
制御において、励磁電流指令I1a*と検出値I1aの偏差
が誘導電動機に過電流レベルに近づいたとき、該偏差に
比例した値だけトルク電流指令I1b*を低減させる過電
流抑制手段(14〜16)を設ける。トルク電流指令I
1b*と検出値I1bの偏差が誘導電動機に過電流レベルに
近づいたとき又はリミッタが動作したとき、トルク電流
の比例積分制御出力を零にし、励磁軸電圧のリミッタの
出力を前回値に固定し、トルク電流指令I1b*を零に制
限する過電流抑制手段(17〜19)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のベク
トル制御装置に係り、特に電流制御系の過電流制御に関
する。
【0002】
【従来の技術】図2に従来例のベクトル制御装置を示
す。誘導電動機1の速度制御部2は、速度指令ωr*と
速度検出部3からの速度検出値ωrの偏差から比例積分
演算によってトルク電流指令I1b*を得る。
【0003】トルク電流指令I1b*とこれに直交させる
励磁電流指令I1aA*と誘導電動機1の二次時定数
(τ2)からすべり周波数演算部4にすべり周波数ωS
求める。
【0004】すべり周波数ωSは、誘導電動機1の速度
検出値ωrと加算されて一次角速度ωOに変換され、この
角速度ωOは積分演算部5によって積分されて位相角θO
として求められる。
【0005】ディジタル電流制御部6は、トルク電流指
令I1b*及び励磁電流指令I1aA*に対して夫々のトル
ク電流検出値I1b及び励磁電流検出値I1aとの偏差から
比例積分演算による演算を行い、さらに両演算結果に対
して誘導電動機内の干渉分を加減算して回転座標のトル
ク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aを得る。
【0006】トルク電流検出値I1b及び励磁電流検出値
1aは誘導電動機1の二相電流検出値から演算で求めら
れる。この演算は、二相電流IU,IWをA/D変換部7
で夫々ディジタル値に変換し、両者の加算によってV相
の電流検出値IVも求め、各電流値IU,IV,IWから三
相/二相変換部8で固定座標の二相交流電流I1d、I1q
に変換し、これを座標変換部9で回転座標のトルク電流
1bと励磁電流I1aに変換する。
【0007】電流制御部6からの電圧制御信号V1a、V
1bは座標変換部10によって極座標の電圧V1と位相角
φに変換され、さらに極座標/三相変換部11によって
固定座標の三相電圧VU,VV,VWに変換され、PWM
インバータ12の出力電圧制御信号にされる。
【0008】電流制御部6の構成は図3に示す演算ブロ
ックになる。同図中、6aは励磁電流の比例積分制御手
段になり、6bはトルク電流の比例積分制御手段にな
り、6cは励磁分干渉項補償手段になり、6dはトルク
分干渉項補償手段になる。
【0009】図中、ω0は電源角周波数、L1は電動機の
一次インダクタンス、Lσは等価漏れインダクタンス、
11,G21は積分ゲイン、G12,G22は比例ゲイン、1
/Zは積分演算項を示し、干渉項6c,6dは電動機内
で励磁電流I1aとトルク電流I1bの互いの干渉分を打消
した制御電流とすることにより非干渉化したベクトル電
流制御を得るためのものである。
【0010】リミッタ6eと6fは、電流制御部6の出
力V1aとV1bをそれぞれリミッタ電圧V1aLIMA及び
1bLIMBに制限する。このリミッタ値は次のように
して決められる。
【0011】回転座標系の2相電圧の次の(1)、
(2)式
【0012】
【数1】V1a=R11a*−ω0LσI1b* …(1) V1b=R11b*+ω011a* …(2) 但し、 V1a:励磁軸電圧 V1b:トルク軸電圧 I1a*:励磁軸電流指令値 I1b*:トルク軸電流指
令値 L1:一次インダクタンス Lσ:等価漏れインダ
クタンス R1:一次巻線抵抗 ω0:電源角周波数(=ω
S+ωr) ωS:すべり角周波数 ωr:回転角周波数 に電流指令I1a*、I1b*、電源角周波数ω0の定格値
1aN*、I1bN*、ω0Nを代入してそのときの電圧V
1aR,V1bRを求める。そして、次式より定格時の電圧に
対する励磁軸電圧とトルク軸電圧の比率A,Bを求め
る。
【0013】
【数2】
【0014】この比率A,BにPWM制御での制御率μ
=1のインバータ出力電圧V1MAXを乗じてリミッタ値V
1aLIMA、V1bLIMBを求める。
【0015】
【数3】V1aLIMA=A×VIMAX …(5) V1bLIMB=B×VIMAX …(6) ここで、VIMAXは、インバータの直流電圧EDCの1/2
に相当する。つまり、電動機1を定トルク運転している
とき及び定出力運転しているときも同じリミッタ値にし
ている。
【0016】また、定出力運転を行うために励磁軸電流
指令値は、定出力範囲においては回転数の上昇に反比例
して低下させている。この演算は次式になり、励磁電流
演算部13によって行われる。
【0017】
【数4】I1aA*=(ωrN/ωr)I1aN* …(7) 但し、 ωrN:定格回転角周波数 I1aN*:定格励磁軸電流
指令値
【0018】
【発明が解決しようとする課題】従来のベクトル制御装
置において、誘導電動機の実際の電動機定数と制御上の
電動機定数がずれると、制御上の座標軸と実際の座標軸
(同期回転座標系の座標軸)がずれ、電動機の制御性能
及び制御安定性が低下する。
【0019】また、定数のずれがより大きい場合は、制
御不能となって過大な電動機電流が流れ、インバータの
過電流保護回路が動作し、インバータが停止するなどの
システムダウンになってしまう。
【0020】本発明の目的は、誘導電動機の実際の電動
機定数と制御上の電動機定数がずれた場合に過電流の発
生を防止するベクトル制御装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導電動機の
トルク電流指令I1b*と励磁電流指令I1a*と夫々の検
出値I1b,I1aの偏差を比例積分演算する電流制御系に
よって同期回転座標系のトルク軸電圧V1bと励磁軸電圧
1aを求め、この電圧V1bとV1aにしたがって誘導電動
機を制御し、前記電流制御系はトルク軸電圧V1bと励磁
軸電圧V1aの演算に夫々を制限するリミッタを設けたベ
クトル制御装置において、前記励磁電流指令I1a*とそ
の検出値I1aの偏差が誘導電動機に過電流を起こすレベ
ルに近づいたとき、該偏差に比例した値だけ前記トルク
電流指令I1b*を低減させる過電流抑制手段を備えたこ
とを特徴とする。
【0022】また、誘導電動機のトルク電流指令I1b
と励磁電流指令I1a*と夫々の検出値I1b,I1aの偏差
を比例積分演算する電流制御系によって同期回転座標系
のトルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aを求め、この電圧
1bとV1aにしたがって誘導電動機を制御し、前記電流
制御系はトルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aの演算に夫
々を制限するリミッタを設けたベクトル制御装置におい
て、前記トルク電流指令I1b*とその検出値I1bの偏差
が誘導電動機に過電流を起こすレベルに近づいたとき、
トルク電流の比例積分制御出力を零にし、前記励磁軸電
圧のリミッタの出力を前回値に固定し、前記トルク電流
指令I1b*を零に制限する過電流抑制手段を備えたこと
を特徴とする。
【0023】また、前記過電流抑制手段は、前記励磁軸
電圧V1a又はトルク軸電圧V1bを制限する前記リミッタ
がリミッタ動作したとき、トルク電流の比例積分制御出
力を零にし、前記励磁軸電圧のリミッタの出力を前回値
に固定し、前記トルク電流指令I1b*を零に制限する手
段を備えたことを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態を示す電
流制御系とそのリミッタのブロック図である。同図が図
3と異なる部分は、回路要素14〜19を設けた点にあ
る。
【0025】励磁電流偏差検出回路14は、軸ずれによ
り励磁軸電流の偏差(I1aA*−I1a)があるレベル
(誘導電動機に過電流を起こすレベルに近い値、例えば
定格励磁電流の30%の値)を越えたときにその偏差量
を求める。一次遅れフィルタ15は、検出回路14の検
出信号からノイズ分を取り除く。係数演算器16は、検
出回路14が検出した偏差量に比例係数Kを乗じた値を
求め、この値をトルク軸電流指令値I1b*の減算補正分
とする。
【0026】これら回路要素14〜16により、軸ずれ
により励磁軸電流の偏差があるレベルを越えたとき、そ
の偏差に比例した値だけトルク軸電流を低減させること
によってトルク軸電圧V1bを抑制し、電流偏差が増大す
るのを防ぐことができる。
【0027】フィルタ15は、励磁軸電流からノイズ分
を除去し、トルク軸電流をノイズにより誤って抑制する
のを防止する。
【0028】次に、トルク電流偏差検出回路17は、軸
ずれによりトルク軸電流の偏差(I1b*−I1b)がある
レベル(誘導電動機に過電流を起こすレベルに近づいた
値、例えば定格トルク電流の30%の値)を越えたこと
を検出する。リミッタ制御回路18は、検出回路17に
検出があるとき、トルク電流偏差I1bがそれ以上に増大
するのを防ぐため、以下の制御を行う。
【0029】(a)トルク電流の比例積分制御手段6b
の出力が零になるよう積分演算項(1/Z)の前回値を
設定する。つまり、トルク軸の電圧指令値V1bを理論値
とすることにより、トルク軸の電圧飽和を無くす。
【0030】(b)リミッタ6eからの励磁軸電圧指令
値Vdを前回値に固定する。つまり、励磁軸電圧Vdを飽
和する直前の値に制限することにより、励磁軸の電圧V
dの飽和を無くす。
【0031】(c)トルク軸電流指令値I1b*をリミッ
タ19によって零に制限する。つまり、励磁軸電圧の増
大を抑えるためにトルク軸電流指令値I1b*を零にす
る。
【0032】次に、リミッタ制御回路18は、リミッタ
6e又は6fがリミッタ動作したときの信号を取り込
み、この信号に対しても前記の(a),(b),(c)
の制御を行う。つまり、励磁軸又はトルク軸の電圧指令
値V1a,V1bがリミッタ6e又は6fのリミット値以上
になるときに誘導電動機に過電流が流れないように制御
する。
【0033】以上までの各過電流抑制手段14〜19
は、単体又は複数を組み合わせて電流制御系に適用する
ことにより、軸ずれにより誘導電動機に過電流が発生す
るのを防止することができる。
【0034】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、軸ずれ
により励磁軸電流又はトルク軸電流の偏差が過電流レベ
ルに近づいたとき、または励磁電圧指令又はトルク電圧
指令がリミッタの制限値を越えたときに該偏差が増大す
るのを抑制する手段を設けたため、誘導電動機の実際の
電動機定数と制御上の電動機定数がずれた場合の過電流
を防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す電流制御系とそのリ
ミッタの構成図。
【図2】ベクトル制御装置の制御系構成図。
【図3】従来の電流制御系とそのリミッタの構成図。
【符号の説明】
1…誘導電動機 6…電流制御部 6a、6b…比例積分制御手段 6c、6d…干渉項補償手段 6e、6f…リミッタ 10…座標変換部 12…PWMインバータ 13…励磁電流演算部 14…励磁電流偏差検出回路 15…一次遅れフィルタ 16…係数演算器 17…トルク電流偏差検出回路 18…リミッタ制御回路 19…リミッタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導電動機のトルク電流指令I1b*と励
    磁電流指令I1a*と夫々の検出値I1b,I1aの偏差を比
    例積分演算する電流制御系によって同期回転座標系のト
    ルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aを求め、この電圧V1b
    とV1aにしたがって誘導電動機を制御し、前記電流制御
    系はトルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aの演算に夫々を
    制限するリミッタを設けたベクトル制御装置において、 前記励磁電流指令I1a*とその検出値I1aの偏差が誘導
    電動機に過電流を起こすレベルに近づいたとき、該偏差
    に比例した値だけ前記トルク電流指令I1b*を低減させ
    る過電流抑制手段を備えたことを特徴とする誘導電動機
    のベクトル制御装置。
  2. 【請求項2】 誘導電動機のトルク電流指令I1b*と励
    磁電流指令I1a*と夫々の検出値I1b,I1aの偏差を比
    例積分演算する電流制御系によって同期回転座標系のト
    ルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aを求め、この電圧V1b
    とV1aにしたがって誘導電動機を制御し、前記電流制御
    系はトルク軸電圧V1bと励磁軸電圧V1aの演算に夫々を
    制限するリミッタを設けたベクトル制御装置において、 前記トルク電流指令I1b*とその検出値I1bの偏差が誘
    導電動機に過電流を起こすレベルに近づいたとき、トル
    ク電流の比例積分制御出力を零にし、前記励磁軸電圧の
    リミッタの出力を前回値に固定し、前記トルク電流指令
    1b*を零に制限する過電流抑制手段を備えたことを特
    徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。
  3. 【請求項3】 前記過電流抑制手段は、前記励磁軸電圧
    1a又はトルク軸電圧V1bを制限する前記リミッタがリ
    ミッタ動作したとき、トルク電流の比例積分制御出力を
    零にし、前記励磁軸電圧のリミッタの出力を前回値に固
    定し、前記トルク電流指令I1b*を零に制限する手段を
    備えたことを特徴とする請求項1又は2記載の誘導電動
    機のベクトル制御装置。
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