JPH10225196A - Controller for induction motor - Google Patents

Controller for induction motor

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Publication number
JPH10225196A
JPH10225196A JP9021424A JP2142497A JPH10225196A JP H10225196 A JPH10225196 A JP H10225196A JP 9021424 A JP9021424 A JP 9021424A JP 2142497 A JP2142497 A JP 2142497A JP H10225196 A JPH10225196 A JP H10225196A
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JP
Japan
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speed
induction motor
control
estimated
primary
Prior art date
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Application number
JP9021424A
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Japanese (ja)
Inventor
Masanori Miyazaki
雅徳 宮崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sustain an operation by normally performing high performance vector speed control using a speed sensor and making a switch to sensorless vector control upon failure of the speed sensor. SOLUTION: Speed control is performed by normally outputting a detection speed ωr(s) from a speed sensor 3 as a speed feedback ωr and the detection speed ωr(s) added with a slip frequency ωs as a primary frequency ω0 through a switching means 18. A switch command CH is delivered from a failure detection means 17 upon failure of the speed sensor 3 and speed control is performed by outputting a primary frequency ω0(SL), calculated by a speed estimating means 16 as a primary frequency ω0 and an estimated speed determined by subtracting the slip frequency ωs from the primary frequency ω0(SL) as a speed feedback ωr thus sustaining the operation.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は速度センサを用いて
ベクトル制御を行ない、誘導電動機の速度を制御する装
置に係り、特に速度センサが故障した場合でも運転の継
続を可能とした誘導電動機の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling the speed of an induction motor by performing vector control using a speed sensor, and more particularly, to controlling an induction motor capable of continuing operation even if the speed sensor fails. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘導電動機の速度制御装置としてインバ
ータ装置が一般的に用いられている。インバータ装置の
制御にはV/f制御、SF制御、ベクトル制御、センサ
レスベクトル制御等が用途によってそれぞれ使い分けさ
れ、特にベクトル制御はその制御精度が良好であるこ
と、制御応答が高速でトルクを直接制御できることから
高性能制御方式として広く使用されている。
2. Description of the Related Art An inverter device is generally used as a speed control device for an induction motor. V / f control, SF control, vector control, sensorless vector control, etc. are used for the control of the inverter device depending on the application. Especially, vector control has good control accuracy, control response is high speed, and torque is directly controlled. It is widely used as a high-performance control method because of its capability.

【0003】図5は速度センサを用いたベクトル制御の
構成例を示したもので、誘導電動機1はインバータ装置
2によって駆動され、その駆動速度ωrが速度センサ3
で検出されフィードバック信号として用いられる。この
検出速度ωrは速度基準ωr* と比較され、速度制御回
路4によりその誤差が増幅されてトルク基準T* として
出力される。トルク基準T* は除算器5により二次磁束
基準Φ2 * で除算されトルク電流基準i2q* に変換さ
れ、更に誘導電動機の定数(L2 /M)を乗じて一次電
流のトルク電流基準i1q* に変換される。また、二次磁
束基準Φ2 * は励磁電流演算回路6により一次電流の励
磁電流基準i1d* に変換される。トルク電流基準i1q*
と励磁電流基準i1d* は一次電流ベクトル演算回路7に
よりベクトル加算され一次電流基準ベクトルi1 * とし
て出力される。トルク電流基準i2q* に誘導電動機の定
数(R2 )を乗じた値が除算器8により二次磁束基準Φ
2 *で除算されすべり周波数ωsとして出力され、加算
器9で検出速度ωrに加算され一次周波数ω0 として出
力される。一次周波数ω0 は積分器10で積分されて一
次電流の位相θ0 に変換される。一次電流基準演算回路
11は一次電流基準ベクトルi1 * と一次電流位相θ0
に基づいて3相の電流基準iu* 、iv* 、iw* を生
成して出力する。電流制御回路12U,12V,12W
は電流基準iu* 、iv* 、iw* と電流検出器13で
検出された3相の検出電流iu、iv、iwとをそれぞ
れ比較してインバータ装置2を制御し、誘導電動機1の
一次電流を制御する。このように速度センサを用いてベ
クトル制御を行ない高性能の誘導電動機の速度制御が行
なわれる。
FIG. 5 shows an example of the configuration of vector control using a speed sensor. An induction motor 1 is driven by an inverter device 2 and its driving speed ωr is controlled by a speed sensor 3.
And is used as a feedback signal. The detected speed ωr is compared with the speed reference ωr *, and the error is amplified by the speed control circuit 4 and output as the torque reference T * . The torque reference T * is divided by the secondary magnetic flux reference Φ2 * by the divider 5 and converted into a torque current reference i2q * , and further multiplied by the induction motor constant (L2 / M) to be converted into a primary current torque current reference i1q * . Is done. The secondary magnetic flux reference Φ2 * is converted by the excitation current calculation circuit 6 into the primary current exciting current reference i1d * . Torque current reference i1q *
And the exciting current reference i1d * are vector-added by the primary current vector calculation circuit 7 and output as a primary current reference vector i1 * . The value obtained by multiplying the torque current reference i2q * by the constant (R2) of the induction motor is calculated by the divider 8 as the secondary magnetic flux reference Φ.
The result is divided by 2 * and output as the slip frequency ωs, added to the detected speed ωr by the adder 9, and output as the primary frequency ω0. The primary frequency .omega.0 is integrated by the integrator 10 and converted to a primary current phase .theta.0. The primary current reference calculation circuit 11 calculates a primary current reference vector i1 * and a primary current phase θ0.
To generate and output three-phase current references iu * , iv * , and iw * . Current control circuit 12U, 12V, 12W
Compares the current references iu * , iv * , iw * with the three-phase detected currents iu, iv, iw detected by the current detector 13, respectively, controls the inverter device 2, and calculates the primary current of the induction motor 1. Control. As described above, the vector control is performed using the speed sensor, and the speed control of the high-performance induction motor is performed.

【0004】また、速度センサを用いないセンサレスベ
クトル制御では一般的に誘導電動機の電流と電圧を検出
して演算により速度を推定をする方法が用いられてい
る。図6はこの種のセンサレスベクトル制御の構成例を
示したもので、電圧検出器14、二次電圧演算回路1
5、一次周波数推定回路16が新たに付加されて構成さ
れている。
In sensorless vector control without using a speed sensor, a method is generally used in which current and voltage of an induction motor are detected and speed is estimated by calculation. FIG. 6 shows a configuration example of this type of sensorless vector control, in which a voltage detector 14, a secondary voltage operation circuit 1
5. A primary frequency estimating circuit 16 is newly added.

【0005】電圧検出器14により誘導電動機1の一次
電圧Vu,Vv,Vw が検出され、電流検出器13により誘
導電動機の一次電流iu,iv,iw が検出され、二次電圧
演算回路15はこれらの検出信号と、一次電流位相θ0
、一次周波数ω0 とに基づいて二次電圧のd軸成分V2
d及びq軸成分V2qを算出する。
The voltage detector 14 detects the primary voltages Vu, Vv, Vw of the induction motor 1, the current detector 13 detects the primary currents iu, iv, iw of the induction motor 1, and the secondary voltage calculation circuit 15 And the primary current phase θ0
, The primary frequency ω0 and the d-axis component V2 of the secondary voltage
Calculate the d and q axis components V2q.

【0006】図7(a)は二次電圧演算回路15の内部
構成例を示したもので、一次電圧Vu,Vv,Vw と一次電
流iu,iv,iw が一次電流位相θ0 に基づき、座標変換
部15a、15bによりそれぞれd軸成分V1dとi1d及
びq軸成分V1qとi1qに変換され、(1)(2)式によ
り二次電圧のd軸成分V2d及びq軸成分V2qが演算され
る。
FIG. 7A shows an example of the internal configuration of the secondary voltage calculation circuit 15. The primary voltage Vu, Vv, Vw and the primary current iu, iv, iw are coordinate-transformed based on the primary current phase θ0. The signals are converted into d-axis components V1d and i1d and q-axis components V1q and i1q by the units 15a and 15b, respectively, and the d-axis component V2d and the q-axis component V2q of the secondary voltage are calculated by equations (1) and (2).

【0007】[0007]

【数1】 V2d=V1d−R1 ・i1d+L・ω0 ・i1q (1) V2q=V1q−R1 ・i1q−L・ω0 ・i1d (2) (但し、R1は誘導電動機の一次抵抗、Lはインダクタ
ンス) 一次周波数推定回路16は例えば図7(b)のように構
成され、二次電圧のd軸成分V2d及びq軸成分V2qと二
次磁束基準Φ2 * に基づいて(3)式の演算を行ない、
一次周波数ω0 を推定演算して求める。
V2d = V1d-R1.i1d + L.omega.0.i1q (1) V2q = V1q-R1.i1q-L.omega.0.i1d (2) (where R1 is the primary resistance of the induction motor and L is the inductance) The frequency estimating circuit 16 is configured, for example, as shown in FIG. 7 (b), and calculates the equation (3) based on the d-axis component V2d and the q-axis component V2q of the secondary voltage and the secondary magnetic flux reference Φ2 * .
The primary frequency ω0 is calculated by estimation.

【0008】[0008]

【数2】 ω0 =(V2d/Φ2 * )・Kq−Kd・V2d (3) (但し、Kq、Kdは定数) このようなセンサレスベクトル制御では速度センサを使
用せずにベクトル制御を行なっている。
Ω0 = (V2d / Φ2 * ) · Kq−Kd · V2d (3) (where Kq and Kd are constants) In such sensorless vector control, vector control is performed without using a speed sensor. .

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の速度セ
ンサを用いるベクトル制御では、速度センサが故障する
と運転不能になるという問題があり、センサレスベクト
ル制御では高信頼性の運転が可能であるが、速度センサ
を用いるベクトル制御に比べると速度制御の精度や応答
の点で劣るという問題があり、高精度の速度制御や高速
な制御応答が要求される用途では速度センサを使用せざ
るを得なかった。
In the above-described vector control using the speed sensor, there is a problem that the operation becomes impossible if the speed sensor fails, and the sensorless vector control enables a highly reliable operation. There is a problem that the accuracy and response of the speed control are inferior to the vector control using the speed sensor, and the speed sensor has to be used in applications that require high-precision speed control and high-speed control response. .

【0010】本発明は上記の問題点に鑑みて行われたも
ので、その目的とするところは、通常は速度センサを使
用した高性能のベクトル制御による速度制御を行ない、
速度センサが故障した場合はセンサレスベクトル制御に
切換えて運転の継続を可能とした誘導電動機の制御装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to normally perform speed control by high-performance vector control using a speed sensor.
It is an object of the present invention to provide a control device for an induction motor that can switch to sensorless vector control and continue operation when a speed sensor fails.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の誘導電動機の制御装置は、誘導電動機を駆動
するインバータと、トルク指令及び磁束基準に基づいて
トルク電流基準及び励磁電流基準を生成し前記インバー
タを制御するベクトル制御手段と、前記誘導電動機の速
度を検出する速度センサと、前記誘導電動機の電圧及び
電流の検出値から前記誘導電動機の推定速度を算出する
速度推定手段と、前記速度センサの異常を判定したとき
切換指令を出力する故障検出手段と、前記切換指令に基
づいて前記検出速度から前記推定速度に切り換える切換
手段とを備え、通常は前記検出速度に基づいて速度制御
を行ない、前記速度センサが故障したときは前記推定速
度に基づいて速度制御を継続させる。(請求項1) また、誘導電動機を駆動するインバータと、トルク指令
及び磁束基準に基づいてトルク電流基準及び励磁電流基
準を生成するベクトル制御手段と、前記トルク電流基準
及び励磁電流基準に基づいて前記誘導電動機の励磁に寄
与するd軸電圧成分及び卜ルクに寄与するq軸電圧成分
を算出し前記インバータを制御する電圧演算手段と、前
記誘導電動機の速度を検出する速度センサと、前記誘導
電動機の電流検出値と前記d軸電圧成分及びq軸電圧成
分とから前記誘導電動機の推定速度を算出する速度推定
手段と、前記速度センサの異常を判定したとき切換指令
を出力する故障検出手段と、前記切換指令に基づいて前
記検出速度から前記推定速度に切り換える切換手段とを
備え、通常は前記検出速度に基づいて速度制御を行な
い、前記速度センサが故障したときは前記推定速度に基
づいて速度制御を継続させる(請求項2) 更に、前記故障検出手段は、前記速度センサの検出速度
が所定の変化率を越えて変化したとき(通常ありえない
急激な変化をしたとき)前記速度センサが故障したと判
定し、その時点から前記切換指令を出力する。(請求項
3) 更に、前記速度推定手段は、通常の運転状態において、
前記誘導電動機の推定速度と前記速度センサの検出速度
を比較して前記推定速度を補正する補正手段を備え、よ
り正確な推定速度を求め、前記推定速度を速度フィード
バックとして速度制御を継続するときの制御精度を向上
させる。(請求項4) 更に、前記補正手段は、前記推定速度と前記速度センサ
の検出速度との速度偏差及び該速度偏差の変化率を求
め、前記速度偏差に基づいて前記誘導電動機の一次抵抗
に基づいて設定された第1制御定数を補正し、前記速度
偏差の変化率に基づいて前記誘導電動機の一次漏れイン
ダクタンスに基づいて設定された第2制御定数を補正す
る。(請求項5) 更に、前記速度推定手段は前記誘導電動機の一次電流と
一次電圧のトルク成分V1qとi1q及び励磁成分V1dとi
1dから二次電圧のトルク成分V2q及び励磁成分V2dを求
める場合、前記補正手段で補正された第1制御定数と第
2制御定数を用いて求め、この二次電圧のトルク成分V
2q及び励磁成分V2dと二次磁束基準Φ2* とから一次周
波数ω0(SL) を算出し、この一次周波数ω0(SL) からす
べり周波数ωsを減じて推定速度ωr(SL)を出力する。
(請求項6) 更に、常時、前記速度推定手段で算出した一次周波数ω
0(SL) と推定速度ωr(SL)を用いて速度制御を行ない、
前記切換手段を省略する。(請求項7)
In order to achieve the above object, a control device for an induction motor according to the present invention comprises an inverter for driving the induction motor, a torque current reference and an excitation current reference based on a torque command and a magnetic flux reference. Vector control means for generating and controlling the inverter, a speed sensor for detecting the speed of the induction motor, speed estimation means for calculating an estimated speed of the induction motor from detected values of voltage and current of the induction motor, Failure detection means for outputting a switching command when the abnormality of the speed sensor is determined, and switching means for switching from the detected speed to the estimated speed based on the switching command, and usually performs speed control based on the detected speed. When the speed sensor fails, the speed control is continued based on the estimated speed. (Claim 1) An inverter for driving an induction motor, vector control means for generating a torque current reference and an excitation current reference based on a torque command and a magnetic flux reference, and the vector control means based on the torque current reference and the excitation current reference. Voltage calculation means for calculating the d-axis voltage component contributing to the excitation of the induction motor and the q-axis voltage component contributing to the torque and controlling the inverter; a speed sensor for detecting the speed of the induction motor; Speed estimation means for calculating an estimated speed of the induction motor from a current detection value and the d-axis voltage component and the q-axis voltage component; failure detection means for outputting a switching command when an abnormality of the speed sensor is determined; Switching means for switching from the detected speed to the estimated speed based on a switching command, and usually performs speed control based on the detected speed. When the speed sensor fails, the speed control is continued based on the estimated speed. (Claim 2) Further, the failure detection means detects when the speed detected by the speed sensor changes beyond a predetermined rate of change ( It is determined that the speed sensor has failed (when an abrupt change that is not normally possible), and the switching command is output from that point. (Claim 3) Further, the speed estimating means may be configured to operate in a normal driving state.
Compensating means for comparing the estimated speed of the induction motor with the speed detected by the speed sensor to correct the estimated speed, to obtain a more accurate estimated speed, and to continue speed control using the estimated speed as speed feedback. Improve control accuracy. (Claim 4) Further, the correction means obtains a speed deviation between the estimated speed and the speed detected by the speed sensor and a rate of change of the speed deviation, and based on the primary resistance of the induction motor based on the speed deviation. And correcting the second control constant set based on the primary leakage inductance of the induction motor based on the rate of change of the speed deviation. (Claim 5) Further, the speed estimating means includes torque components V1q and i1q of primary current and primary voltage of the induction motor and excitation components V1d and i.
When the torque component V2q and the excitation component V2d of the secondary voltage are obtained from 1d using the first control constant and the second control constant corrected by the correction means, the torque component V2 of the secondary voltage is obtained.
The primary frequency ω0 (SL) is calculated from 2q, the excitation component V2d and the secondary magnetic flux reference Φ2 *, and the slip frequency ωs is subtracted from the primary frequency ω0 (SL) to output the estimated speed ωr (SL).
(Claim 6) Further, the primary frequency ω always calculated by the speed estimating means.
Speed control is performed using 0 (SL) and the estimated speed ωr (SL),
The switching means is omitted. (Claim 7)

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の請求項1、3に対応する実施
例の構成図である。同図において、17は速度センサ2
の速度検出信号ωr(s) を監視して速度センサ2の異常
を判定したとき切換指令CHを出力するための故障検出
回路、18は切換指令CHに基づいて速度フィードバッ
ク信号ωr及び一次周波数ω0 を切り換えるための切換
回路であり、本発明で新たに付加されたものである。そ
の他は従来(図5及び図6)と同じものなので説明は省
略する。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment corresponding to claims 1 and 3 of the present invention. In the figure, 17 is a speed sensor 2
A failure detection circuit 18 for monitoring the speed detection signal ωr (s) and outputting a switching command CH when it is determined that the speed sensor 2 is abnormal. The fault detecting circuit 18 detects the speed feedback signal ωr and the primary frequency ω0 based on the switching command CH. This is a switching circuit for switching, which is newly added in the present invention. Others are the same as those of the related art (FIGS. 5 and 6), and the description is omitted.

【0013】本実施例では、通常は速度センサ3で検出
された信号を速度フィードバック信号として高精度の速
度制御による運転を行ない、速度センサ3が故障した場
合には、一次周波数推定回路16から出力される一次周
波数ω0(SL) に基づいて速度フィードバック信号ωrを
推定演算し、センサレスのベクトル制御に切り換えて速
度制御を継続運転することを可能としている。
In the present embodiment, a signal detected by the speed sensor 3 is normally used as a speed feedback signal to drive the vehicle under high-precision speed control. If the speed sensor 3 fails, an output from the primary frequency estimating circuit 16 is output. The speed feedback signal ωr is estimated and calculated based on the primary frequency ω0 (SL), and the speed control can be continuously performed by switching to the sensorless vector control.

【0014】図2は故障検出回路17と切換回路18の
具体例を示したものである。故障検出回路17は、速度
センサ3を介して検出された誘導電動機1の検出速度ω
r(s) の変化率に比例した信号dωr(s)/dt を出力する
微分回路17aと、通常の運転で有り得ない検出レベル
DLを設定するための設定器17bと、信号dωr(s)/d
t が検出レベルDLを越えたとき異常と判定する比較器
17cを備え、比較器17cが異常と判定したとき切換
指令CHを出力する。
FIG. 2 shows a specific example of the failure detection circuit 17 and the switching circuit 18. The failure detection circuit 17 detects the detection speed ω of the induction motor 1 detected via the speed sensor 3.
a differentiating circuit 17a for outputting a signal dωr (s) / dt proportional to the rate of change of r (s), a setting unit 17b for setting a detection level DL that is impossible in normal operation, and a signal dωr (s) / d
When t exceeds the detection level DL, a comparator 17c is determined to be abnormal. The comparator 17c outputs a switching command CH when the comparator 17c determines abnormal.

【0015】切換回路18は加算器18a、減算器18
b、切換スイッチ18c、18dを備え、通常の運転に
おいて切換スイッチ18cは速度センサ3の検出速度ω
r(s) を速度フィードバックωrとして出力し、切換ス
イッチ18dは加算器18aの出力を一次周波数ω0 と
して出力する。また、速度センサ3が故障して故障検出
回路17から切換指令CHが出力されたとき、切換スイ
ッチ18cは減算器18bの出力を速度フィードバック
ωrとして出力し、切換スイッチ18dは一次周波数推
定回路16から出力される一次周波数ω0(SL) を一次周
波数ω0 として出力する。
The switching circuit 18 comprises an adder 18a, a subtractor 18
b, changeover switches 18c and 18d, and in normal operation, the changeover switch 18c operates at the detection speed ω of the speed sensor 3.
r (s) is output as speed feedback ωr, and the changeover switch 18d outputs the output of the adder 18a as the primary frequency ω0. When the speed sensor 3 fails and the switching command CH is output from the failure detection circuit 17, the changeover switch 18c outputs the output of the subtractor 18b as speed feedback ωr, and the changeover switch 18d outputs the changeover signal CH from the primary frequency estimation circuit 16. The output primary frequency ω0 (SL) is output as the primary frequency ω0.

【0016】上記構成において、速度センサ3が正常の
場合、故障検出回路17から切換指令CHは出力され
ず、加算器18aから出力される速度センサ3の検出速
度ωr(s) とすべり周波数ωsの和が一次周波数ω0 と
して与えられ、速度センサ3の検出速度ωr(s) を速度
フィードバックωrとして高精度の速度制御が行なわれ
る。
In the above configuration, when the speed sensor 3 is normal, the switching command CH is not output from the failure detection circuit 17 and the detection speed ωr (s) of the speed sensor 3 output from the adder 18a and the slip frequency ωs The sum is given as the primary frequency ω0, and the speed control with high accuracy is performed using the detected speed ωr (s) of the speed sensor 3 as the speed feedback ωr.

【0017】速度センサ3が故障して故障検出回路17
から切換指令CHが出力された場合、一次周波数推定回
路16から出力される一次周波数ω0(SL) が一次周波数
ω0として与えられ、減算器18bから一次周波数推定
回路16の出力である一次周波数ω0(SL) からすべり周
波数ωsを減じた推定速度ωr(SL)が出力され、これが
速度フィードバックωrとして出力され、センサレスの
ベクトル制御に切換えられる。従って、速度センサが故
障したときはセンサレスのベクトル制御により運転を継
続することが可能となる。(請求項1、3) 図3は本発明の請求項2、3に対応する実施例の構成図
である。
If the speed sensor 3 fails, the failure detection circuit 17
, The primary frequency ω0 (SL) output from the primary frequency estimating circuit 16 is given as the primary frequency ω0, and the primary frequency ω0 ( Estimated speed ωr (SL) obtained by subtracting slip frequency ωs from SL) is output as speed feedback ωr, and is switched to sensorless vector control. Therefore, when the speed sensor fails, the operation can be continued by the sensorless vector control. (Claims 1 and 3) FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment corresponding to claims 2 and 3 of the present invention.

【0018】同図において、19a、19bは2軸(回
転座標系のd軸、q軸)信号と3軸(静止座標系のU、
V、W相)信号の間で信号変換を行なう座標変換回路、
20qはq軸電流制御回路、20dはd軸電流制御回
路、16Aは一次周波数推定回路である。
In FIG. 1, reference numerals 19a and 19b denote two-axis (d-axis and q-axis in a rotating coordinate system) signals and three-axis (U, in a stationary coordinate system).
A coordinate conversion circuit for performing signal conversion between (V, W phases) signals;
20q is a q-axis current control circuit, 20d is a d-axis current control circuit, and 16A is a primary frequency estimation circuit.

【0019】この実施例では、電流検出器13で検出さ
れた3相の一次電流iu,iv,iw が座標変換回路19a
により2相のトルク電流i1qと励磁電流i1dに変換さ
れ、q軸電流制御回路20qはi1q* とi1qを比較して
q軸電圧基準V1q* を出力し、d軸電流制御回路20d
はi1d* とi1dを比較してd軸電圧基準V1d* を出力す
る。座標変換回路19bはV1q* とV1d* に基づいてイ
ンバータ3を制御し、q軸電流とd軸電流の制御を行な
う。また、一次周波数推定回路16Aはトルク電流i1q
と励磁電流i1d及びq軸電圧基準V1q* とd軸電圧基準
V1d* に基づいて前述(図7)と同様に一次周波数ω0
(SL) を算出する。その他は図1と同じものであり同符
号を付して説明は省略する。
In this embodiment, the three-phase primary currents iu, iv, and iw detected by the current detector 13 are converted by a coordinate conversion circuit 19a.
Is converted into a two-phase torque current i1q and an exciting current i1d, and the q-axis current control circuit 20q compares i1q * and i1q to output a q-axis voltage reference V1q * , and the d-axis current control circuit 20d
Compares i1d * with i1d and outputs d-axis voltage reference V1d * . The coordinate conversion circuit 19b controls the inverter 3 based on V1q * and V1d * , and controls the q-axis current and the d-axis current. The primary frequency estimating circuit 16A calculates the torque current i1q
Based on the excitation current i1d, the q-axis voltage reference V1q *, and the d-axis voltage reference V1d * , the primary frequency ω0
(SL) is calculated. Other components are the same as those in FIG.

【0020】上記構成において、速度センサ3が正常の
場合、故障検出回路17から切換指令CHは出力され
ず、一次周波数ω0 として速度センサ3の検出速度ωr
(s) とすべり周波数ωsの和が与えられ、速度センサ3
の検出速度ωr(s) を速度フィードバックωrとして高
精度の速度制御が行なわれる。
In the above configuration, when the speed sensor 3 is normal, the switching command CH is not output from the failure detection circuit 17, and the detected speed ωr of the speed sensor 3 is set as the primary frequency ω0.
(s) and the sum of the slip frequency ωs and the speed sensor 3
Ωr (s) is used as speed feedback ωr to perform high-accuracy speed control.

【0021】速度センサ3が異常となり故障検出回路1
7から切換指令CHが出力された場合、一次周波数推定
回路16Aから出力される一次周波数ω0(SL) が一次周
波数ω0 として与えられ、一次周波数推定回路16Aか
ら出力される一次周波数ω0(SL) からすべり周波数ωs
を減じた推定速度ωr(SL)が速度フィードバックωrと
して出力されてセンサレスのベクトル制御に切換えられ
る。
The speed sensor 3 becomes abnormal and the failure detection circuit 1
7, the switching command CH is output, the primary frequency ω0 (SL) output from the primary frequency estimating circuit 16A is given as the primary frequency ω0, and the primary frequency ω0 (SL) output from the primary frequency estimating circuit 16A is Slip frequency ωs
Is output as speed feedback ωr, and is switched to sensorless vector control.

【0022】従って、本実施例では電圧検出器14を用
いずに速度センサが故障した時も運転を継続することが
可能となる。(請求項2、3) 本発明では誘導電動機の推定速度を算出する場合、速度
センサ3の検出速度に基づいて推定速度を補正する機能
を付加し、推定速度の演算精度を向上させ、センサレス
のベクトル制御における速度制御の精度を向上させるこ
とができる。
Therefore, in the present embodiment, the operation can be continued even when the speed sensor fails without using the voltage detector 14. According to the present invention, when calculating the estimated speed of the induction motor, a function of correcting the estimated speed based on the speed detected by the speed sensor 3 is added to improve the calculation accuracy of the estimated speed, and the sensorless operation is performed. Accuracy of speed control in vector control can be improved.

【0023】図4は二次電圧のd軸成分V2d及びq軸成
分V2qを補正して一次周波数ω0(SL) の演算精度を向上
させ、推定速度の演算精度を向上させるための要部構成
を具体的に示したもので、図1の構成に付加することが
できる。
FIG. 4 shows a main configuration for correcting the d-axis component V2d and the q-axis component V2q of the secondary voltage to improve the calculation accuracy of the primary frequency ω0 (SL) and to improve the calculation accuracy of the estimated speed. This is specifically shown, and can be added to the configuration of FIG.

【0024】図4において、21は速度センサ3の検出
速度ωr(S) と推定速度ωr(SL)とを比較して制御定数
R1(c)、L(c) を出力する制御定数補正回路である。ま
た、二次電圧演算回路15には乗算器15m〜15qが
付加され、制御定数R1(c)、L(c) に基づいて二次電圧
のd軸成分V2d及びq軸成分V2qを補正する機能が付加
されている。
In FIG. 4, reference numeral 21 denotes a control constant correction circuit which compares the detected speed ωr (S) of the speed sensor 3 with the estimated speed ωr (SL) and outputs control constants R1 (c) and L (c). is there. Further, multipliers 15m to 15q are added to the secondary voltage calculation circuit 15 to correct the d-axis component V2d and the q-axis component V2q of the secondary voltage based on the control constants R1 (c) and L (c). Is added.

【0025】制御定数補正回路21は、検出速度ωr
(S) と推定速度ωr(SL)とを減算器21aで比較して速
度偏差Δωrを求め、加算器21fで設定器21cで設
定された制御定数(誘導電動機の一次抵抗R1)に加え
られ制御定数R1(c)が求められる。また、微分器21b
で速度偏差Δωrの変化分dΔωr/dtを求め、加算
器21gで設定器21dで設定された制御定数(誘導電
動機の一次漏れインダクタンスL1)に加えられ制御定
数L(c) が求められる。
The control constant correction circuit 21 detects the detection speed ωr
(S) and the estimated speed ωr (SL) are compared by a subtractor 21a to determine a speed deviation Δωr, and the adder 21f adds the control to the control constant (primary resistance R1 of the induction motor) set by the setter 21c to control. The constant R1 (c) is obtained. Further, the differentiator 21b
, The change dΔωr / dt of the speed deviation Δωr is obtained, and the control constant L (c) is obtained by adding to the control constant (primary leakage inductance L1 of the induction motor) set by the adder 21g by the adder 21g.

【0026】二次電圧演算回路15は、座標変換部15
a、15bにより一次電圧Vu,Vv,Vw と一次電流iu,
iv,iw をそれぞれd軸成分V1dとi1d、q軸成分V1q
とi1qに変換し、二次電圧のd軸成分V2dとq軸成分V
2qに変換する際に、上記制御定数R1(c)、L(c) を用い
(4)(5)式の演算を行なう。
The secondary voltage calculation circuit 15 includes a coordinate conversion unit 15
a, 15b, the primary voltages Vu, Vv, Vw and the primary current iu,
iv and iw are d-axis components V1d and i1d, and q-axis component V1q, respectively.
And i1q, the d-axis component V2d of the secondary voltage and the q-axis component V
At the time of conversion to 2q, the calculations of the equations (4) and (5) are performed using the control constants R1 (c) and L (c).

【0027】[0027]

【数3】 V2d=V1d−R1(c)・i1d+L(c) ・ω0 ・i1q (4) V2q=V1q−R1(c)・i1q−L(c) ・ω0 ・i1d (5) その後、従来と同様に(3)式の演算を行なって、より
正確な一次周波数ω0(SL) が算出される。
V2d = V1d−R1 (c) · i1d + L (c) · ω0 · i1q (4) V2q = V1q−R1 (c) · i1q−L (c) · ω0 · i1d (5) Similarly, the calculation of equation (3) is performed to calculate a more accurate primary frequency ω0 (SL).

【0028】本実施例によれば、速度センサ3の検出速
度ωr(S) をフィードバック信号として速度制御を行な
う場合に正確な推定速度ωr(SL)を得る制御定数を求め
ることができ、速度センサが故障してセンサレスベクト
ル制御で運転する場合の速度制御の精度を向上させるこ
とが可能となる。
According to this embodiment, a control constant for obtaining an accurate estimated speed ωr (SL) can be obtained when speed control is performed using the detected speed ωr (S) of the speed sensor 3 as a feedback signal. However, it is possible to improve the accuracy of the speed control in the case of operating with sensorless vector control due to failure.

【0029】なお、図4は図1の構成に付加する例で示
したが、二次電圧演算回路15の座標変換部15aを省
略して図3の構成に付加することができることは言うま
でもない。(請求項4〜6)また、図4の構成を付加し
た場合、演算された推定速度ωr(SL)と速度センサ3の
検出速度ωr(S) との誤差が殆ど無視できる程度に小さ
くなるので、通常の運転時にも推定速度ωr(SL)を速度
フィードバックωr、演算された一次周波数ω0(SL) を
一次周波数ω0 として常時使用し、速度センサが故障し
たときに該故障前の制御定数を保持してセンサレスベク
トル制御で運転を継続させるように構成することができ
る。本実施例によれば、速度センサの故障時に速度フィ
ードバックωrと一次周波数ω0 の切り換えが不要とな
り簡潔な構成とすることができる。(請求項7)
Although FIG. 4 shows an example in which the configuration is added to the configuration of FIG. 1, it goes without saying that the coordinate conversion unit 15a of the secondary voltage calculation circuit 15 can be omitted and added to the configuration of FIG. In addition, when the configuration of FIG. 4 is added, the error between the calculated estimated speed ωr (SL) and the detected speed ωr (S) of the speed sensor 3 becomes so small as to be almost negligible. Even during normal operation, the estimated speed ωr (SL) is always used as the speed feedback ωr and the calculated primary frequency ω0 (SL) is used as the primary frequency ω0, and when the speed sensor fails, the control constant before the failure is retained. Thus, the operation can be continued by the sensorless vector control. According to this embodiment, it is not necessary to switch between the speed feedback ωr and the primary frequency ω0 when the speed sensor fails, and a simple configuration can be achieved. (Claim 7)

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
普段は速度センサを用いたベクトル制御、もしくはセン
サレスベクトル制御により優れた制御性能を達成し、速
度センサが故障した場合にも、センサレスベクトル制御
により運転継続が可能な誘導電動機制御装置を提供でき
る。
As described above, according to the present invention,
It is possible to provide an induction motor control device which normally achieves excellent control performance by vector control using a speed sensor or sensorless vector control and can continue operation by sensorless vector control even when a speed sensor fails.

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

【図1】本発明の請求項1、3に係る実施例の構成図FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment according to claims 1 and 3 of the present invention.

【図2】上記実施例の要部詳細図FIG. 2 is a detailed view of a main part of the embodiment.

【図3】本発明の請求項2、3に係る実施例の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment according to claims 2 and 3 of the present invention.

【図4】本発明の請求項4、5、6に係る実施例の要部
構成図
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part of an embodiment according to claims 4, 5, and 6 of the present invention.

【図5】速度センサを用いた従来装置の構成図FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional device using a speed sensor.

【図6】センサレスベクトル制御の従来装置の構成図FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional device of sensorless vector control.

【図7】従来装置の要部を示した図で、(a)は二次電
圧演算回路15の構成図、(b)は一次周波数推定回路
16の構成図
7A and 7B are diagrams showing a main part of a conventional device, wherein FIG. 7A is a configuration diagram of a secondary voltage calculation circuit 15, and FIG. 7B is a configuration diagram of a primary frequency estimation circuit 16;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…誘導電動機、 2…インバータ装
置、3…速度センサ、 4…速度制御
回路、5…除算器、 6…励磁電
流演算回路、7…一次電流ベクトル演算回路、 8…
除算器、9…加算器、 10…積分
器、11…一次電流基準演算回路、 12U,12
V,12W…電流制御回路13…電流検出器、
14…電圧検出器、15…二次電圧演算回路、
15m〜15q…乗算器16…一次周波数推
定回路、 16A…一次周波数推定回路、17…
故障検出回路、 18…切換回路、19
A,19B…座標変換回路、 20d…d軸電流制御
回路、20q…q軸電流制御回路、 21…制御
定数補正回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Induction motor, 2 ... Inverter apparatus, 3 ... Speed sensor, 4 ... Speed control circuit, 5 ... Divider, 6 ... Excitation current calculation circuit, 7 ... Primary current vector calculation circuit, 8 ...
Divider, 9: Adder, 10: Integrator, 11: Primary current reference arithmetic circuit, 12U, 12
V, 12W: current control circuit 13: current detector,
14: voltage detector, 15: secondary voltage calculation circuit,
15m to 15q Multiplier 16 Primary frequency estimating circuit 16A Primary frequency estimating circuit 17
Failure detection circuit, 18 ... Switching circuit, 19
A, 19B: coordinate conversion circuit, 20d: d-axis current control circuit, 20q: q-axis current control circuit, 21: control constant correction circuit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘導電動機を駆動するインバータと、トル
ク指令及び磁束基準に基づいてトルク電流基準及び励磁
電流基準を生成し前記インバータを制御するベクトル制
御手段と、前記誘導電動機の速度を検出する速度センサ
と、前記誘導電動機の電圧及び電流の検出値から前記誘
導電動機の推定速度を算出する速度推定手段と、前記速
度センサの異常を判定したとき切換指令を出力する故障
検出手段と、前記切換指令に基づいて前記検出速度から
前記推定速度に切り換える切換手段とを備え、通常は前
記検出速度に基づいて速度制御を行ない、前記速度セン
サが故障したときは前記推定速度に基づいて速度制御を
継続させることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
1. An inverter for driving an induction motor, vector control means for generating a torque current reference and an excitation current reference based on a torque command and a magnetic flux reference to control the inverter, and a speed for detecting a speed of the induction motor. A sensor, speed estimation means for calculating an estimated speed of the induction motor from detected values of voltage and current of the induction motor, failure detection means for outputting a switching command when the speed sensor is determined to be abnormal, and the switching command Switching means for switching from the detected speed to the estimated speed based on the detected speed, and usually performs speed control based on the detected speed, and when the speed sensor fails, continues the speed control based on the estimated speed. A control device for an induction motor, characterized in that:
【請求項2】誘導電動機を駆動するインバータと、トル
ク指令及び磁束基準に基づいてトルク電流基準及び励磁
電流基準を生成するベクトル制御手段と、前記トルク電
流基準及び励磁電流基準に基づいて前記誘導電動機の励
磁に寄与するd軸電圧成分及び卜ルクに寄与するq軸電
圧成分を算出し前記インバータを制御する電圧演算手段
と、前記誘導電動機の速度を検出する速度センサと、前
記誘導電動機の電流検出値と前記d軸電圧成分及びq軸
電圧成分とから前記誘導電動機の推定速度を算出する速
度推定手段と、前記速度センサの異常を判定したとき切
換指令を出力する故障検出手段と、前記切換指令に基づ
いて前記検出速度から前記推定速度に切り換える切換手
段とを備え、通常は前記検出速度に基づいて速度制御を
行ない、前記速度センサが故障したときは前記推定速度
に基づいて速度制御を継続させることを特徴とする誘導
電動機の制御装置。
2. An inverter for driving an induction motor, vector control means for generating a torque current reference and an excitation current reference based on a torque command and a magnetic flux reference, and the induction motor based on the torque current reference and an excitation current reference. Voltage calculating means for calculating the d-axis voltage component contributing to the excitation and the q-axis voltage component contributing to the torque and controlling the inverter, a speed sensor for detecting the speed of the induction motor, and a current detection for the induction motor. A speed estimating means for calculating an estimated speed of the induction motor from a value and the d-axis voltage component and the q-axis voltage component; a failure detecting means for outputting a switching command when an abnormality of the speed sensor is determined; Switching means for switching from the detected speed to the estimated speed based on the detected speed. Normally, speed control is performed based on the detected speed. Control device when the capacitors has failed induction motor, characterized in that to continue the velocity control on the basis of the estimated speed.
【請求項3】請求項1又は請求項2に記載の誘導電動機
の制御装置において、前記故障検出手段は、前記速度セ
ンサの検出速度が所定の変化率を越えて変化したとき前
記速度センサが故障したと判定し、その時点から前記切
換指令を出力することを特徴とする誘導電動機の制御装
置。
3. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein said failure detecting means detects a failure of said speed sensor when a detection speed of said speed sensor changes beyond a predetermined rate of change. A control device for an induction motor, wherein it is determined that the switching has been performed, and the switching command is output from that time.
【請求項4】請求項1又は請求項2に記載の誘導電動機
の制御装置において、前記速度推定手段は、通常の運転
状態において、前記誘導電動機の推定速度と前記速度セ
ンサの検出速度を比較して前記推定速度を補正する補正
手段を備え、前記推定速度を速度フィードバックとして
速度制御を継続するときの制御精度を向上させることを
特徴とする誘導電動機の制御装置。
4. The control device for an induction motor according to claim 1, wherein said speed estimating means compares an estimated speed of said induction motor with a detected speed of said speed sensor in a normal operation state. A control unit for correcting the estimated speed, and improving control accuracy when speed control is continued using the estimated speed as speed feedback.
【請求項5】請求項4に記載の誘導電動機の制御装置に
おいて、前記補正手段は、前記推定速度と前記速度セン
サの検出速度との速度偏差及び該速度偏差の変化率を求
め、前記速度偏差に基づいて前記誘導電動機の一次抵抗
に基づいて設定された第1制御定数を補正し、前記速度
偏差の変化率に基づいて前記誘導電動機の一次漏れイン
ダクタンスに基づいて設定された第2制御定数を補正す
ることを特徴とする誘導電動機の制御装置。
5. The control device for an induction motor according to claim 4, wherein said correction means obtains a speed deviation between said estimated speed and a speed detected by said speed sensor and a rate of change of said speed deviation. The first control constant set based on the primary resistance of the induction motor is corrected based on the first control constant, and the second control constant set based on the primary leakage inductance of the induction motor based on the rate of change of the speed deviation is calculated. A control device for an induction motor, wherein the control device performs correction.
【請求項6】請求項5に記載の誘導電動機の制御装置に
おいて、前記速度推定手段は前記誘導電動機の一次電流
と一次電圧のトルク成分V1qとi1q及び励磁成分V1dと
i1dから二次電圧のトルク成分V2q及び励磁成分V2dを
求める場合、前記補正手段で補正された第1制御定数と
第2制御定数を用いて求め、この二次電圧のトルク成分
V2q及び励磁成分V2dと二次磁束基準Φ2 * とから一次
周波数ω0(SL) を算出し、この一次周波数ω0(SL) から
すべり周波数ωsを減じて推定速度ωr(SL)を出力する
ことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
6. A control device for an induction motor according to claim 5, wherein said speed estimating means includes a torque of a secondary voltage based on torque components V1q and i1q of a primary current and a primary voltage of the induction motor and excitation components V1d and i1d. When the component V2q and the excitation component V2d are obtained, they are obtained using the first control constant and the second control constant corrected by the correction means, and the torque component V2q and the excitation component V2d of the secondary voltage and the secondary magnetic flux reference Φ2 * A primary frequency ω0 (SL) is calculated from the following, and the slip frequency ωs is subtracted from the primary frequency ω0 (SL) to output an estimated speed ωr (SL).
【請求項7】請求項6に記載の誘導電動機の制御装置に
おいて、常時、前記速度推定手段で算出した一次周波数
ω0(SL) と推定速度ωr(SL)を用いて速度制御を行な
い、前記切換手段を省略することを特徴とする誘導電動
機の制御装置。
7. The control device for an induction motor according to claim 6, wherein the speed control is always performed using the primary frequency ω0 (SL) and the estimated speed ωr (SL) calculated by the speed estimating means. A control device for an induction motor, characterized by omitting means.
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