JPH10285999A - 汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法 - Google Patents
汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法Info
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- JPH10285999A JPH10285999A JP8177397A JP8177397A JPH10285999A JP H10285999 A JPH10285999 A JP H10285999A JP 8177397 A JP8177397 A JP 8177397A JP 8177397 A JP8177397 A JP 8177397A JP H10285999 A JPH10285999 A JP H10285999A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導機の円線図上を電流ベクトルが移動する
ことに着目し、負荷時でも励磁電流成分を推定可能とす
る。 【解決手段】 インバータを使用して誘導機を起動する
システムの誘導機の等価試験法において、誘導機の一次
抵抗Ｒ1と等価漏れインダクタＬσ(2)が既知の場合、誘
導機の一次電流とベクトルＩ1と一次抵抗Ｒ1及び等価漏
れインダクタスＬσ(2)から、円線図法に基づいた推定
演算により励磁電流成分Ｉ0(2)を分離する。この励磁電
流成分をもとに任意の電流振幅のときのトルクの演算が
可能となる。
ことに着目し、負荷時でも励磁電流成分を推定可能とす
る。 【解決手段】 インバータを使用して誘導機を起動する
システムの誘導機の等価試験法において、誘導機の一次
抵抗Ｒ1と等価漏れインダクタＬσ(2)が既知の場合、誘
導機の一次電流とベクトルＩ1と一次抵抗Ｒ1及び等価漏
れインダクタスＬσ(2)から、円線図法に基づいた推定
演算により励磁電流成分Ｉ0(2)を分離する。この励磁電
流成分をもとに任意の電流振幅のときのトルクの演算が
可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汎用インバータを
用いて誘導電動機を可変速駆動を行うシステム、特に、
Ｖ／ｆ制御で電圧／周波数をオープンループ制御する汎
用インバータを対象とし、汎用インバータでモータのパ
ラメータを計測したり、高機能制御を行うことを目的と
する汎用インバータを用いた誘導電動機の等価無負荷試
験法に関するものである。
用いて誘導電動機を可変速駆動を行うシステム、特に、
Ｖ／ｆ制御で電圧／周波数をオープンループ制御する汎
用インバータを対象とし、汎用インバータでモータのパ
ラメータを計測したり、高機能制御を行うことを目的と
する汎用インバータを用いた誘導電動機の等価無負荷試
験法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機（誘導機）をインバータで駆
動する場合には、Ｖ／ｆ制御と呼ばれる制御が一般的に
使用されている。これは、出力する周波数と電圧との関
係を、ちょうど定格周波数のときに定格電圧となるよう
に、常に比例した関係に制御するものである。これは図
８の波線特性に相当する。これにより、周波数が変化し
た場合でも常に誘導機の鉄心部分の磁束を一定にするこ
とができる。
動する場合には、Ｖ／ｆ制御と呼ばれる制御が一般的に
使用されている。これは、出力する周波数と電圧との関
係を、ちょうど定格周波数のときに定格電圧となるよう
に、常に比例した関係に制御するものである。これは図
８の波線特性に相当する。これにより、周波数が変化し
た場合でも常に誘導機の鉄心部分の磁束を一定にするこ
とができる。
【０００３】しかし、実際には誘導機の一次抵抗や配線
路の抵抗成分などがあるため、実際にはこの抵抗成分に
よる電圧降下により、モータ内部に発生する磁束が減少
してしまう。その結果必要な始動トルクが発生できず重
負荷などの場合には始動できないことがある。
路の抵抗成分などがあるため、実際にはこの抵抗成分に
よる電圧降下により、モータ内部に発生する磁束が減少
してしまう。その結果必要な始動トルクが発生できず重
負荷などの場合には始動できないことがある。
【０００４】これを補償するため、図８の実線のように
低速域での電圧を少し高めるように設定している。この
手法は一般的にはトルクブーストと呼ばれている。
低速域での電圧を少し高めるように設定している。この
手法は一般的にはトルクブーストと呼ばれている。
【０００５】ところが、このトルクブースト機能のため
増加した電圧が大きすぎると、今度は過電流となりイン
バータの保護機能が働き停止してしまうこともあり、適
切に設定しなくてはならない。この調整は実際に運転し
ながら設定するため、人手による作業であった。
増加した電圧が大きすぎると、今度は過電流となりイン
バータの保護機能が働き停止してしまうこともあり、適
切に設定しなくてはならない。この調整は実際に運転し
ながら設定するため、人手による作業であった。
【０００６】このような調整工数削減のため、このトル
クブーストをインバータ自身が自動で調整できるような
機能が要求されている。これを一般的には自動トルクブ
ーストまたは、オートトルクブーストと呼んでいる。こ
の制御方式には様々な構成が考えられるが、原理的には
周波数に対して電圧ブースト成分を自動調整するもので
あり、図７のような制御ブロック図で表すことができ
る。ここで、電圧ブースト成分を演算するために必要な
検出データや、演算方式については様々な方法がある
が、最終的には電圧の増減を行うことに関しては共通的
な技術である。
クブーストをインバータ自身が自動で調整できるような
機能が要求されている。これを一般的には自動トルクブ
ーストまたは、オートトルクブーストと呼んでいる。こ
の制御方式には様々な構成が考えられるが、原理的には
周波数に対して電圧ブースト成分を自動調整するもので
あり、図７のような制御ブロック図で表すことができ
る。ここで、電圧ブースト成分を演算するために必要な
検出データや、演算方式については様々な方法がある
が、最終的には電圧の増減を行うことに関しては共通的
な技術である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このトルク
ブーストは単に電圧ブースト量を増加しても、実際には
鉄心の磁気飽和特性があるため発生トルクの増加量に限
界が存在する。
ブーストは単に電圧ブースト量を増加しても、実際には
鉄心の磁気飽和特性があるため発生トルクの増加量に限
界が存在する。
【０００８】また、この鉄心の磁気飽和特性は誘導機の
設計内容や磁性材料の種類によって異なり、また、加工
精度や材料の品質のバラツキなどもあるため、より正確
に制御するためには個々のモータについて磁気飽和特性
を計測する必要がある。
設計内容や磁性材料の種類によって異なり、また、加工
精度や材料の品質のバラツキなどもあるため、より正確
に制御するためには個々のモータについて磁気飽和特性
を計測する必要がある。
【０００９】一般的には、モータの磁気特性を測定する
ためには無負荷試験を行い、励磁電流と電圧・周波数の
関係から計算している。しかし、インバータを用いたチ
ューニングをする場合には、負荷設備などに組み込み済
みであるため無負荷条件が得られないことも多く、負荷
が存在するような条件でも無負荷条件相当の計測とする
ためには励磁電流の分離を行う必要がある。
ためには無負荷試験を行い、励磁電流と電圧・周波数の
関係から計算している。しかし、インバータを用いたチ
ューニングをする場合には、負荷設備などに組み込み済
みであるため無負荷条件が得られないことも多く、負荷
が存在するような条件でも無負荷条件相当の計測とする
ためには励磁電流の分離を行う必要がある。
【００１０】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、等価的な無負
荷試験の計測データの推定、この計測された励磁電流成
分を使用して過電流制限にかかったときのトルク推定、
あるいはこのトルクを利用して電圧ブースト量を制限で
きる、汎用インバータを用いた誘導電動機の等価無負荷
試験法を提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、等価的な無負
荷試験の計測データの推定、この計測された励磁電流成
分を使用して過電流制限にかかったときのトルク推定、
あるいはこのトルクを利用して電圧ブースト量を制限で
きる、汎用インバータを用いた誘導電動機の等価無負荷
試験法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、インバータを
使用して誘導機を起動するシステムの誘導機の一次抵抗
と等価漏れインダクタンスが既知である場合の誘導機の
等価無負荷試験法において、誘導機の一次電流ベクトル
と前記一次抵抗及び等価漏れインダクタンスから、円線
図法に基づいた推定演算により励磁電流成分を分離する
機能を設けた。
使用して誘導機を起動するシステムの誘導機の一次抵抗
と等価漏れインダクタンスが既知である場合の誘導機の
等価無負荷試験法において、誘導機の一次電流ベクトル
と前記一次抵抗及び等価漏れインダクタンスから、円線
図法に基づいた推定演算により励磁電流成分を分離する
機能を設けた。
【００１２】また、分離した励磁電流成分をもとに任意
の電流振幅のトルクを演算する機能を設けた。
の電流振幅のトルクを演算する機能を設けた。
【００１３】または、電圧を可変した場合の励磁電流を
実際に測定し、その励磁電流に基づき過電流制限値とな
ったときのトルク特性を各電圧ごとに推定し、磁気飽和
を考慮したトルクブースト時のトルク特性を調べ、さら
に、設定最大ブーストトルクかまたは最大トルク時の電
圧以上にならないように電圧ブーストの出力成分を制限
する機能を設けた。
実際に測定し、その励磁電流に基づき過電流制限値とな
ったときのトルク特性を各電圧ごとに推定し、磁気飽和
を考慮したトルクブースト時のトルク特性を調べ、さら
に、設定最大ブーストトルクかまたは最大トルク時の電
圧以上にならないように電圧ブーストの出力成分を制限
する機能を設けた。
【００１４】
【発明の実施の形態】インバータによりＶ／ｆ制御され
る誘導機のＴ−II型等価回路に基づいた等価無負荷試験
方法とトルクブーストの制限方法について説明する。
る誘導機のＴ−II型等価回路に基づいた等価無負荷試験
方法とトルクブーストの制限方法について説明する。
【００１５】ベクトル制御などの場合では、二次磁束を
制御しかつトルクにより電圧も変動するためＴ−Ｉ型等
価回路が採用されることが多いが、Ｖ／ｆ制御なのでＴ
−II型が都合がよい。Ｔ型やＴ−Ｉ型との混用防止のた
め、Ｔ−II型等価回路の成分には添え字（２）をつけて
表すことにする。まず、誘導機のＴ−II型等価回路を図
１のように定義する。この等価回路はＶ／ｆインバータ
のように電圧が一定で駆動される場合には、励磁電流成
分Ｉ0(2)がほぼ一定になるため特性演算が簡単であると
いう利点がある。
制御しかつトルクにより電圧も変動するためＴ−Ｉ型等
価回路が採用されることが多いが、Ｖ／ｆ制御なのでＴ
−II型が都合がよい。Ｔ型やＴ−Ｉ型との混用防止のた
め、Ｔ−II型等価回路の成分には添え字（２）をつけて
表すことにする。まず、誘導機のＴ−II型等価回路を図
１のように定義する。この等価回路はＶ／ｆインバータ
のように電圧が一定で駆動される場合には、励磁電流成
分Ｉ0(2)がほぼ一定になるため特性演算が簡単であると
いう利点がある。
【００１６】ここで、鉄損成分については、汎用インバ
ータレベルではトルク精度などの問題がないために無視
している。
ータレベルではトルク精度などの問題がないために無視
している。
【００１７】この等価回路の定常時の電圧電流方程式は
（１）式のようになる。
（１）式のようになる。
【００１８】
【数１】
【００１９】また、各定数は一般的なＴ型等価回路の定
数から（２）式で変換できる。
数から（２）式で変換できる。
【００２０】
【数２】
【００２１】このＴ−II型等価回路に一次抵抗Ｒ１の電
圧降下補償制御を適用すると、一次インダクタンスＬ1
の電圧であるＥ1成分を一定に制御することになる。こ
のような条件においては、定常時の電圧電流ベクトルは
図２のような円線図の特性となる。
圧降下補償制御を適用すると、一次インダクタンスＬ1
の電圧であるＥ1成分を一定に制御することになる。こ
のような条件においては、定常時の電圧電流ベクトルは
図２のような円線図の特性となる。
【００２２】説明を簡単にするため、負荷電流Ｉ2(2)と
一次抵抗Ｒ1による電圧降下成分は、制御で補償するこ
とができ一次インダクタンスの両端の電圧Ｅ1が一定で
ある場合を考える。そして、電圧Ｅ1をｑ軸上に設定す
る。
一次抵抗Ｒ1による電圧降下成分は、制御で補償するこ
とができ一次インダクタンスの両端の電圧Ｅ1が一定で
ある場合を考える。そして、電圧Ｅ1をｑ軸上に設定す
る。
【００２３】この電圧Ｅ1は励磁電流Ｉ0(2)と一次イン
ダクタンスＬ1により演算できる。これに並列に構成さ
れている二次回路に関して、等価漏れインダクタンスＬ
σ（２），二次抵抗Ｒ２（２）と二次電流Ｉ2(2)による
電圧成分はＥ2(2)_Lσ2とＥ2(2)_R2のような直交した電
圧ベクトル成分となる。この直交関係は常に成立するた
め、Ｅ1ベクトルを一定にしたまま負荷を変化させた場
合は、Ｅ2(2)_Lσ2とＥ2(2)_R2の電圧ベクトル成分は図
２のように円状の軌跡を描くようになる（円の半径と円
周状の点とで構成する三角形は常に直角三角形となるた
め）。
ダクタンスＬ1により演算できる。これに並列に構成さ
れている二次回路に関して、等価漏れインダクタンスＬ
σ（２），二次抵抗Ｒ２（２）と二次電流Ｉ2(2)による
電圧成分はＥ2(2)_Lσ2とＥ2(2)_R2のような直交した電
圧ベクトル成分となる。この直交関係は常に成立するた
め、Ｅ1ベクトルを一定にしたまま負荷を変化させた場
合は、Ｅ2(2)_Lσ2とＥ2(2)_R2の電圧ベクトル成分は図
２のように円状の軌跡を描くようになる（円の半径と円
周状の点とで構成する三角形は常に直角三角形となるた
め）。
【００２４】このとき負荷の変化によって電流ベクトル
がどのように変化するかを考える。まず一次電流ベクト
ルＩ1は励磁電流Ｉ0(2)と二次電流成分Ｉ2(2)に分離す
ることができるが、このうち励磁電流Ｉ0(2)はＥ1一定
の仮定から負荷にかかわらず常に一定となり、図２のよ
うにｄ軸上での一定振幅のベクトルとなる。二次電流Ｉ
2(2)の方は電圧ベクトルＥ2(2)_Ｌσ(2)＝ｊωＬσ(2)
・Ｉ2(2)に対して９０度位相の遅れたベクトルとなるこ
と、また電圧ベクトルｊωＬσ(2)・Ｉ2(2)自体が負荷
変動により円上の軌跡をとることから、負荷変動により
二次電流Ｉ2(2)ベクトルの軌跡も円を描くようになる。
これはちょうど電圧の円を９０度回転させた相似形とな
るが、一次電流を作図しやすいように励磁電流のベクト
ルの先端部分に描いたものが図２のベクトル図である。
がどのように変化するかを考える。まず一次電流ベクト
ルＩ1は励磁電流Ｉ0(2)と二次電流成分Ｉ2(2)に分離す
ることができるが、このうち励磁電流Ｉ0(2)はＥ1一定
の仮定から負荷にかかわらず常に一定となり、図２のよ
うにｄ軸上での一定振幅のベクトルとなる。二次電流Ｉ
2(2)の方は電圧ベクトルＥ2(2)_Ｌσ(2)＝ｊωＬσ(2)
・Ｉ2(2)に対して９０度位相の遅れたベクトルとなるこ
と、また電圧ベクトルｊωＬσ(2)・Ｉ2(2)自体が負荷
変動により円上の軌跡をとることから、負荷変動により
二次電流Ｉ2(2)ベクトルの軌跡も円を描くようになる。
これはちょうど電圧の円を９０度回転させた相似形とな
るが、一次電流を作図しやすいように励磁電流のベクト
ルの先端部分に描いたものが図２のベクトル図である。
【００２５】このＩ2(2)ベクトルの描く円の直径（２×
ＩR）は、すべりｓ＝∞と仮定した場合のＥ2(2)_Ｌ
σ(2)より（３）式で計算することができる。
ＩR）は、すべりｓ＝∞と仮定した場合のＥ2(2)_Ｌ
σ(2)より（３）式で計算することができる。
【００２６】
【数３】
【００２７】このように電流ベクトルを作図により作成
する方法は円線図方と呼ばれており、この原理を利用す
ることが本方式の特徴である。
する方法は円線図方と呼ばれており、この原理を利用す
ることが本方式の特徴である。
【００２８】今までは電源周波数ω，漏れインダクタン
スＬσ(2)が既知であればＩRが計算でき、Ｅ１を一定に
保つ条件では励磁電流成分Ｉ0(2)を用いて図２のような
円線図を作図することにより負荷時の電流ベクトルを推
定することができることを述べた。
スＬσ(2)が既知であればＩRが計算でき、Ｅ１を一定に
保つ条件では励磁電流成分Ｉ0(2)を用いて図２のような
円線図を作図することにより負荷時の電流ベクトルを推
定することができることを述べた。
【００２９】また、同じ様な条件で逆に一次電流Ｉ1が
計測できる場合に、励磁電流成分Ｉ0(2)を推定すること
も可能になる。そこで、円線図上を電流ベクトルが移動
することに着目して負荷時でも励磁電流成分Ｉ0(2)を推
定することが今回適用する技術の基礎原理である。次に
これを特性の推定に使用した例を述べる。
計測できる場合に、励磁電流成分Ｉ0(2)を推定すること
も可能になる。そこで、円線図上を電流ベクトルが移動
することに着目して負荷時でも励磁電流成分Ｉ0(2)を推
定することが今回適用する技術の基礎原理である。次に
これを特性の推定に使用した例を述べる。
【００３０】実施の形態１（負荷時の一次電流を励磁電
流と二次電流に分離） インバータ駆動の場合（図７）には、駆動する誘導機の
定数をインバータ自体で計測するセルフチューニング
（オートチューニング）が適用されることが多い。この
チューニングでは励磁インダクタンスなどを計測するた
めに、一般的には無負荷試験を行って励磁電流を計測し
ている。しかし、常に無負荷条件が成立しているとは限
らず、誘導機を機械に組み込んだ後にチューニングを行
うため、完全に無負荷条件が得られないこともある。
流と二次電流に分離） インバータ駆動の場合（図７）には、駆動する誘導機の
定数をインバータ自体で計測するセルフチューニング
（オートチューニング）が適用されることが多い。この
チューニングでは励磁インダクタンスなどを計測するた
めに、一般的には無負荷試験を行って励磁電流を計測し
ている。しかし、常に無負荷条件が成立しているとは限
らず、誘導機を機械に組み込んだ後にチューニングを行
うため、完全に無負荷条件が得られないこともある。
【００３１】そこで負荷時の一次電流を励磁電流と二次
電流に分離し、等価的な無負荷試験の計測データを推定
することを考える。
電流に分離し、等価的な無負荷試験の計測データを推定
することを考える。
【００３２】まず、誘導機の定数Ｒ1，Ｌσ(2)は、直流
試験や拘束試験などにより既知であるものとする。
試験や拘束試験などにより既知であるものとする。
【００３３】また、出力電圧と一次電流は２軸成分とし
てベクトル量で計測できるものとする。
てベクトル量で計測できるものとする。
【００３４】インバータの出力電圧Ｖ1から、一次抵抗
Ｒ1の電圧降下成分Ｒ1×Ｉ1をベクトル的に引けばＥ1成
分が演算できる。このＥ1ベクトルを基準とするため図
３のようにｑ軸上におく。そして、一次電流の計測値は
ｄｑ軸成分のＩ1d，Ｉ1qベクトルとする。
Ｒ1の電圧降下成分Ｒ1×Ｉ1をベクトル的に引けばＥ1成
分が演算できる。このＥ1ベクトルを基準とするため図
３のようにｑ軸上におく。そして、一次電流の計測値は
ｄｑ軸成分のＩ1d，Ｉ1qベクトルとする。
【００３５】このＩ1d，Ｉ1qベクトル成分から、Ｉ0(2)
ベクトルとＩ2(2)ベクトルとを分離する方法はいくつか
あるが、その一例を示す。
ベクトルとＩ2(2)ベクトルとを分離する方法はいくつか
あるが、その一例を示す。
【００３６】まず、電流円の半径ＩRの補助線を引く
と、この半径の長さは４式となる。
と、この半径の長さは４式となる。
【００３７】
【数４】
【００３８】励磁電流Ｉ0(2)ベクトルは図３より（５）
式で演算できる。
式で演算できる。
【００３９】
【数５】
【００４０】また、二次電流成分Ｉ2(2)ベクトルも
（６）式で計算できる。
（６）式で計算できる。
【００４１】
【数６】
【００４２】この式を使用すれば負荷がかかったまま運
転する場合でも、無負荷試験と同様な励磁電流成分を分
離することが可能となり、等価的に無負荷試験が実現で
きる。
転する場合でも、無負荷試験と同様な励磁電流成分を分
離することが可能となり、等価的に無負荷試験が実現で
きる。
【００４３】なお、励磁電流が計測できれば、一次イン
ダクタンスＬ1は（７）式で計算できる。
ダクタンスＬ1は（７）式で計算できる。
【００４４】
【数７】
【００４５】以上の計測を電圧を変化させたときの励磁
電流成分の特性を計測すれば磁気飽和特性も計測するこ
とができる。
電流成分の特性を計測すれば磁気飽和特性も計測するこ
とができる。
【００４６】また、二次電流が分離できると、負荷時の
すべりも次のように二次抵抗Ｒ2を用いて推定できる。
すべりも次のように二次抵抗Ｒ2を用いて推定できる。
【００４７】まず、二次回路の電圧電流方程式は（８）
式となる。
式となる。
【００４８】
【数８】
【００４９】これを（９）式のように変形することです
べりｓが求まる。
べりｓが求まる。
【００５０】
【数９】
【００５１】さらに、電圧電流の絶対値で表すと（１
０）式となる。
０）式となる。
【００５２】
【数１０】
【００５３】従ってすべりが推定できれば、これを出力
周波数に上乗せして、すべり補償機能が実現可能とな
る。
周波数に上乗せして、すべり補償機能が実現可能とな
る。
【００５４】実施の形態２（過電流制限時の二次電流推
定） 上記実施の形態１では電源電圧が一定であるとき、任意
の負荷時条件でも励磁電流やすべりを演算できることを
述べてきた。
定） 上記実施の形態１では電源電圧が一定であるとき、任意
の負荷時条件でも励磁電流やすべりを演算できることを
述べてきた。
【００５５】今度はインバータの負荷が重くなり、過電
流制限に達したときの条件について考える。
流制限に達したときの条件について考える。
【００５６】インバータには過電流制限機能があり、過
負荷時には自動的に周波数指令と電圧自体を下げること
により、出力電流が設定された過電流制限値を越えない
ようにフィードバック制御をかけている。しかし、この
ままでは過負荷時には回転速度がどんどん低下してしま
い速度がストールして低速でしか運転できなくなってし
まう。
負荷時には自動的に周波数指令と電圧自体を下げること
により、出力電流が設定された過電流制限値を越えない
ようにフィードバック制御をかけている。しかし、この
ままでは過負荷時には回転速度がどんどん低下してしま
い速度がストールして低速でしか運転できなくなってし
まう。
【００５７】これを対策するために電圧を高くして同一
負荷時でも少ない電流でトルクが発生できるようにする
ように制御することがあり、この機能も一般的にはオー
トトルクブースト機能と呼ぶ。
負荷時でも少ない電流でトルクが発生できるようにする
ように制御することがあり、この機能も一般的にはオー
トトルクブースト機能と呼ぶ。
【００５８】ところが電圧を上げさえすればどこでもト
ルクが発生できるといえばそうとは限らない。
ルクが発生できるといえばそうとは限らない。
【００５９】実際には鉄心には磁気飽和が存在するた
め、磁束を増加させようと電圧を上げるとある点から励
磁電流成分が急上昇してしまい過励磁状態になる。この
ような過励磁による励磁電流が急増するとＲ1の電圧降
下成分が急増してしまい、端子電圧の増加量よりもＲ１
の電圧降下成分による電圧減少分の方が大きくなるた
め、Ｅ1は逆に減少してしまうことになる。こうなる
と、磁束成分は逆に減少するようになり、必要なトルク
が得られず速度がストールしてしまう。
め、磁束を増加させようと電圧を上げるとある点から励
磁電流成分が急上昇してしまい過励磁状態になる。この
ような過励磁による励磁電流が急増するとＲ1の電圧降
下成分が急増してしまい、端子電圧の増加量よりもＲ１
の電圧降下成分による電圧減少分の方が大きくなるた
め、Ｅ1は逆に減少してしまうことになる。こうなる
と、磁束成分は逆に減少するようになり、必要なトルク
が得られず速度がストールしてしまう。
【００６０】このような磁気飽和の現象があるため、オ
ートトルクブースト機能を適用するためには磁気飽和の
状態を考慮して、電圧ブーストと発生トルクとの関係を
把握しておく必要がある。
ートトルクブースト機能を適用するためには磁気飽和の
状態を考慮して、電圧ブーストと発生トルクとの関係を
把握しておく必要がある。
【００６１】そこでここでは、実施の形態１で計測した
励磁電流成分を使用して、過電流制限にかかったときの
トルクを推定する方法を検討する。
励磁電流成分を使用して、過電流制限にかかったときの
トルクを推定する方法を検討する。
【００６２】まず、実施の形態１により励磁電流成分Ｉ
0(2)と電流円の半径の補助線ＩRとが既知であるものと
する。このとき一次電流｜Ｉ1｜の値が過電流制限値に
なる場合のトルクを計算するには、図４のＩ1q成分を演
算することができれば求めることできる。
0(2)と電流円の半径の補助線ＩRとが既知であるものと
する。このとき一次電流｜Ｉ1｜の値が過電流制限値に
なる場合のトルクを計算するには、図４のＩ1q成分を演
算することができれば求めることできる。
【００６３】図５の三角形において、Ａ，Ｂ，Ｃの３辺
の長さが既知のときの補助線の高さｈと長さｘを、第２
余弦定理を利用して求めると、ｘ及びｈは（１１）式及
び（１２）式となることが知られている。
の長さが既知のときの補助線の高さｈと長さｘを、第２
余弦定理を利用して求めると、ｘ及びｈは（１１）式及
び（１２）式となることが知られている。
【００６４】
【数１１】
【００６５】
【数１２】
【００６６】したがって、図４のＩ1d，Ｉ1qは第２余弦
定理により（１３）式となる。また三角関数で表すと
（１４）式となる。
定理により（１３）式となる。また三角関数で表すと
（１４）式となる。
【００６７】
【数１３】
【００６８】
【数１４】
【００６９】この結果、電圧Ｅ1と平行な電流成分Ｉ1q
成分により過電流制御時のトルクＴrqが（１５）式で計
算できる。
成分により過電流制御時のトルクＴrqが（１５）式で計
算できる。
【００７０】
【数１５】
【００７１】以上のことから、（１３）式または（１
４）式と、（１５）式のトルク式により過電流制限値の
ときのトルク発生量を推定することができるようになっ
た。ここで、この推定に用いた励磁電流は等価無負荷試
験での値でもよく、実際に過負荷試験を行わなくても過
負荷時の動作が推定できる。
４）式と、（１５）式のトルク式により過電流制限値の
ときのトルク発生量を推定することができるようになっ
た。ここで、この推定に用いた励磁電流は等価無負荷試
験での値でもよく、実際に過負荷試験を行わなくても過
負荷時の動作が推定できる。
【００７２】実施の形態３（電圧ブーストの制限） 上記実施の形態２で直流機の過電流制限時のトルクが計
算できるようになったため、これを利用して過励磁とな
りトルクが増加できなくなったときには電圧ブースト量
を制限できる機能を実現することができる。
算できるようになったため、これを利用して過励磁とな
りトルクが増加できなくなったときには電圧ブースト量
を制限できる機能を実現することができる。
【００７３】まず、直流機を任意の負荷状態において、
適当な電圧ブースト相当だけ電圧Ｅ１を変化させて励磁
電流成分Ｉ0(2)ベクトルの特性を計測しておく。そし
て、各測定点において上記（１５）式で過電流制限時の
トルクを計算する。そうすると図６のようなトルク特性
が得られる。
適当な電圧ブースト相当だけ電圧Ｅ１を変化させて励磁
電流成分Ｉ0(2)ベクトルの特性を計測しておく。そし
て、各測定点において上記（１５）式で過電流制限時の
トルクを計算する。そうすると図６のようなトルク特性
が得られる。
【００７４】ここで、電圧Ｅ1をブーストにより増加し
たときに、トルク特性には目標となるトルクが発生でき
る場合と、磁気飽和による限界があって発生できない場
合との２通りがある得る。
たときに、トルク特性には目標となるトルクが発生でき
る場合と、磁気飽和による限界があって発生できない場
合との２通りがある得る。
【００７５】要求されたトルクが発生できる場合にはそ
のときの電圧を、また、それに達することができない場
合には最大トルクの電圧を電圧ブーストの限界として設
定する。
のときの電圧を、また、それに達することができない場
合には最大トルクの電圧を電圧ブーストの限界として設
定する。
【００７６】そして、実運転時には図７のように電圧ブ
ースト制御の出力部にこの電圧制限値のリミット回路を
追加し、この値以上電圧ブーストが上昇しないようにす
る。こうすれば図６の波線部のような場合でもブースト
しすぎてトルクが減少することを防止できるようにな
る。
ースト制御の出力部にこの電圧制限値のリミット回路を
追加し、この値以上電圧ブーストが上昇しないようにす
る。こうすれば図６の波線部のような場合でもブースト
しすぎてトルクが減少することを防止できるようにな
る。
【００７７】上記実施の形態１〜３は周波数は一定とし
て説明を行っているが、他の周波数についても同様の測
定を行い、また、制限値を速度に対するテーブルデータ
として設定すればよいことはいうまでもない。
て説明を行っているが、他の周波数についても同様の測
定を行い、また、制限値を速度に対するテーブルデータ
として設定すればよいことはいうまでもない。
【００７８】
【発明の効果】本発明の汎用インバータを用いた誘導電
動機の等価無負荷試験法は、上述のとおり構成されてい
るので、次に記載する効果を奏する。
動機の等価無負荷試験法は、上述のとおり構成されてい
るので、次に記載する効果を奏する。
【００７９】（１）電圧ブースト時のトルク推定ができ
る。
る。
【００８０】（２）負荷条件でも無負荷試験相当の励磁
電流が計測できるので、応用できる適用範囲が広くなっ
た。
電流が計測できるので、応用できる適用範囲が広くなっ
た。
【００８１】（３）任意の電流のときにどのようなトル
クが発生するかを演算できるので、これに現在の電流を
変化させるためには電圧をどのように変化させれば良い
かを検討することができる。これは実際にトルクをかけ
なくても励磁電流成分が既知であればよく、運転中のオ
ンラインでも演算可能である。
クが発生するかを演算できるので、これに現在の電流を
変化させるためには電圧をどのように変化させれば良い
かを検討することができる。これは実際にトルクをかけ
なくても励磁電流成分が既知であればよく、運転中のオ
ンラインでも演算可能である。
【００８２】（４）磁気飽和によりどんなに電圧をブー
ストしても必要なトルクが発生できないような場合で
も、過電流制限時のトルク特性を調べることにより電圧
ブーストの制限量を決定することができる。
ストしても必要なトルクが発生できないような場合で
も、過電流制限時のトルク特性を調べることにより電圧
ブーストの制限量を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】誘導機の等価回路図。
【図２】誘導機の電圧電流ベクトルの円線図。
【図３】誘導機の励磁電流と二次電流の分離方法を説明
する電圧電流ベクトル図。
する電圧電流ベクトル図。
【図４】誘導機の過電流制限時の電流電圧ベクトル図。
【図５】図４より抽出した三角形を示す線図。
【図６】誘導機の無負荷相当の試験による過電流制限時
のトルク推定特性を示すグラフ。
のトルク推定特性を示すグラフ。
【図７】誘導機のオートトルクブースト制御ブロック
図。
図。
【図８】汎用インバータのＶ／ｆパターンを示すグラ
フ。
フ。
１…インバータ ２…誘導機（モータ、誘導電動機） ３…Ｖ／ｆ関数器（電圧／周波数関数器） ４…トルクブースト成分演算回路 ５…電圧ブースト制限リミッタ Ｖ1…モータ端子相電圧 Ｉ1…モータ端子相電流 Ｉ0(2)…励磁電流成分 ＩT(2)…トルク電流成分 Ｒ1…一次抵抗 Ｒ2(2)…等価二次抵抗 Ｌσ(2)…等価漏れインダクタス Ｌ1…一次インダクタ ｓ…すべり ω…角周波数。
Claims (3)
- 【請求項１】 インバータを使用して誘導機を起動する
システムの誘導機の一次抵抗と等価漏れインダクタンス
が既知である場合の誘導機の等価無負荷試験法におい
て、 誘導機の一次電流ベクトルと一次抵抗及び等価漏れイン
ダクタンスから、円線図法に基づいた推定演算により励
磁電流成分を分離する機能を有し、負荷時でも励磁電流
成分を分離可能としたことを特徴とする汎用インバータ
を用いた誘導機の等価無負荷試験法。 - 【請求項２】 請求項１において、 前記分離した励磁電流成分をもとに任意の電流振幅のと
きのトルクを演算する機能を有することを特徴とする汎
用インバータを用いた誘導電動機の等価無負荷試験法。 - 【請求項３】 インバータを使用して誘導機を起動する
システムの誘導機の一次抵抗と等価漏れインダクタンス
が既知である場合の誘導機の等価無負荷試験法におい
て、 電圧を可変した場合の励磁電流を実際に測定し、その測
定した励磁電流に基づき過電流制限値となったときのト
ルク特性を各電圧ごとに推定し、磁気飽和を考慮したト
ルクブースト時のトルク特性を調べ、さらに、設定最大
ブーストトルクかまたは最大トルク時の電圧以上になら
ないように電圧ブーストの出力成分を制限する機能を有
することを特徴とする汎用インバータを用いた誘導機の
等価無負荷試験法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177397A JPH10285999A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8177397A JPH10285999A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10285999A true JPH10285999A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13755806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8177397A Pending JPH10285999A (ja) | 1997-04-01 | 1997-04-01 | 汎用インバータを用いた誘導機の等価無負荷試験法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10285999A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464194C (zh) * | 2007-04-03 | 2009-02-25 | 天津大学 | 电力系统非侵入式感应电动机动态参数辨识方法 |
| CN102510263A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-06-20 | 中国电力科学研究院 | 基于抛载试验和数值差分的同步发电机实用参数辨识方法 |
| JP2015059790A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ジェイテクト | 回転角検出装置 |
| CN106768532A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-05-31 | 浙江运达风电股份有限公司 | 一种变桨电机转矩输出能力评估方法及测试系统 |
-
1997
- 1997-04-01 JP JP8177397A patent/JPH10285999A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100464194C (zh) * | 2007-04-03 | 2009-02-25 | 天津大学 | 电力系统非侵入式感应电动机动态参数辨识方法 |
| CN102510263A (zh) * | 2011-10-25 | 2012-06-20 | 中国电力科学研究院 | 基于抛载试验和数值差分的同步发电机实用参数辨识方法 |
| JP2015059790A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | 株式会社ジェイテクト | 回転角検出装置 |
| CN106768532A (zh) * | 2017-02-17 | 2017-05-31 | 浙江运达风电股份有限公司 | 一种变桨电机转矩输出能力评估方法及测试系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040420 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040525 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041102 |