JPH1032991A - 誘導電動機の制御方法及び装置 - Google Patents
誘導電動機の制御方法及び装置Info
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- JPH1032991A JPH1032991A JP8182981A JP18298196A JPH1032991A JP H1032991 A JPH1032991 A JP H1032991A JP 8182981 A JP8182981 A JP 8182981A JP 18298196 A JP18298196 A JP 18298196A JP H1032991 A JPH1032991 A JP H1032991A
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- slip
- motor
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
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- H02P21/08—Indirect field-oriented control; Rotor flux feed-forward control
- H02P21/09—Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/08—Controlling based on slip frequency, e.g. adding slip frequency and speed proportional frequency
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷変化および周波数の変化に対して、誘導
電動機の効率が常に最大になるようにすべりを敏速に制
御する。 【解決手段】 インバータで誘導電動機運転を制御する
誘導電動機の制御方法において、インバータで運転制御
される誘導電動機のすべりを検出し、前記誘導電動機の
定数と前記誘導電動機に与えられた周波数から決まる最
大効率となる最適すべりＳηMAXを計算し、該最適すべ
りと前記誘導電動機のすべりを比較し、比較結果から電
圧操作量を求め、求めた電圧操作量を出力電圧指令また
は磁束指令に作用させて、前記誘導電動機を最大効率と
なる最適すべりで運転することを特徴とする誘導電動機
の制御方法。
電動機の効率が常に最大になるようにすべりを敏速に制
御する。 【解決手段】 インバータで誘導電動機運転を制御する
誘導電動機の制御方法において、インバータで運転制御
される誘導電動機のすべりを検出し、前記誘導電動機の
定数と前記誘導電動機に与えられた周波数から決まる最
大効率となる最適すべりＳηMAXを計算し、該最適すべ
りと前記誘導電動機のすべりを比較し、比較結果から電
圧操作量を求め、求めた電圧操作量を出力電圧指令また
は磁束指令に作用させて、前記誘導電動機を最大効率と
なる最適すべりで運転することを特徴とする誘導電動機
の制御方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機［以
下、単に『電動機』と称する］を負荷変動または周波数
変動に拘らず、常に最大効率で運転する用途に適用する
電動機の制御方法及び装置に関する。
下、単に『電動機』と称する］を負荷変動または周波数
変動に拘らず、常に最大効率で運転する用途に適用する
電動機の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】インバータによる電動機の運転は、通常
Ｖ（電圧）／ｆ（周波数）を固定にして行われる。電動
機は運転周波数が決まれば、効率が最大になるすべりを
持ち、この値は負荷の大小に依存せず一定の値を持つ。
前記Ｖ／ｆを固定にした運転では、周波数ｆが決まれば
電圧が一定のため、負荷が変化するとすべりが変化し、
従って効率が変化するので、常に最大効率での運転はで
きない。ここでこの種の従来技術について、少しく説明
を試みる。従来例１として、負荷の変化による効率低下
を改善するための方法として、特公平３ー４１０２９号
公報がある。これは、電圧形インバ−タで駆動する誘導
電動機の運転方法において、電動機が定常運転になった
とき、インバータ出力電圧と出力電流とを乗算すること
により出力電力ＰN を求め、次いでインバータ出力電圧
を定常運転の始めの出力電圧Ｖ0から△Ｖだけ低下した
電圧Ｖ1に減少させ、この時演算されたインバータ出力
電力Ｐ1 と前記定常運転の始めのインバータ出力電力Ｐ
0との差△Ｐ1を予め設定された定数△ＰSと比較して△
Ｐ1＜△ＰS であればインバータ出力電圧を前記電圧Ｖ1
に固定し、△Ｐ1≧△ＰS ならば一定時間後にインバー
タ出力電圧を電圧Ｖ1 から更に△Ｖだけ減少させ、その
ときの出力電力減少値と前記定数△ＰS とを比較し、そ
の大小に応じてインバータ出力電圧を固定するかまたは
更に減少させることを繰り返してインバータ出力電圧で
前記電動機を運転することを特徴とする誘導電動機の運
転方法である。
Ｖ（電圧）／ｆ（周波数）を固定にして行われる。電動
機は運転周波数が決まれば、効率が最大になるすべりを
持ち、この値は負荷の大小に依存せず一定の値を持つ。
前記Ｖ／ｆを固定にした運転では、周波数ｆが決まれば
電圧が一定のため、負荷が変化するとすべりが変化し、
従って効率が変化するので、常に最大効率での運転はで
きない。ここでこの種の従来技術について、少しく説明
を試みる。従来例１として、負荷の変化による効率低下
を改善するための方法として、特公平３ー４１０２９号
公報がある。これは、電圧形インバ−タで駆動する誘導
電動機の運転方法において、電動機が定常運転になった
とき、インバータ出力電圧と出力電流とを乗算すること
により出力電力ＰN を求め、次いでインバータ出力電圧
を定常運転の始めの出力電圧Ｖ0から△Ｖだけ低下した
電圧Ｖ1に減少させ、この時演算されたインバータ出力
電力Ｐ1 と前記定常運転の始めのインバータ出力電力Ｐ
0との差△Ｐ1を予め設定された定数△ＰSと比較して△
Ｐ1＜△ＰS であればインバータ出力電圧を前記電圧Ｖ1
に固定し、△Ｐ1≧△ＰS ならば一定時間後にインバー
タ出力電圧を電圧Ｖ1 から更に△Ｖだけ減少させ、その
ときの出力電力減少値と前記定数△ＰS とを比較し、そ
の大小に応じてインバータ出力電圧を固定するかまたは
更に減少させることを繰り返してインバータ出力電圧で
前記電動機を運転することを特徴とする誘導電動機の運
転方法である。
【０００３】更に、従来例２として特開平７ー２０３７
００号公報では、電動機の定数と周波数から最大効率と
なるすべりを計算し、このすべりになるように電動機の
印加電圧を制御する方法で、電動機が定常運転になった
とき、インバータ出力電圧と出力電流とを乗算すること
により出力電力ＰN を求め、この電力と周波数から最大
効率となる電圧を計算して電動機に供給することで、間
接的に最適すべりになるように制御している。
００号公報では、電動機の定数と周波数から最大効率と
なるすべりを計算し、このすべりになるように電動機の
印加電圧を制御する方法で、電動機が定常運転になった
とき、インバータ出力電圧と出力電流とを乗算すること
により出力電力ＰN を求め、この電力と周波数から最大
効率となる電圧を計算して電動機に供給することで、間
接的に最適すべりになるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１の方法では、電圧を微少変化させながら電力の最小運
転状態を探すため、電力の最小点に到達するのに時間を
要することから、負荷変化に対する応答性が悪いという
問題がある。また、従来例２の方法では間接的に最大効
率となるすべりになるように制御するため、精度上の問
題がある。更に、ベクトル制御が汎用インバータに適用
されつつある今日、このままではベクトル制御インバー
タには適用できないという問題点を含んでいる。本発明
は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、負
荷変化および周波数の変化に対して電動機の効率が常に
最大になるようにすべりを敏速に制御することを目的と
する制御方法及び装置である。
１の方法では、電圧を微少変化させながら電力の最小運
転状態を探すため、電力の最小点に到達するのに時間を
要することから、負荷変化に対する応答性が悪いという
問題がある。また、従来例２の方法では間接的に最大効
率となるすべりになるように制御するため、精度上の問
題がある。更に、ベクトル制御が汎用インバータに適用
されつつある今日、このままではベクトル制御インバー
タには適用できないという問題点を含んでいる。本発明
は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、負
荷変化および周波数の変化に対して電動機の効率が常に
最大になるようにすべりを敏速に制御することを目的と
する制御方法及び装置である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の制御方法は、インバータで誘導電動機運転
を制御する誘導電動機の制御方法において、インバータ
で運転制御される誘導電動機のすべりを検出し、電動機
の定数と電動機に与えられた周波数から決まる最大効率
となる最適すべりＳηMAX を計算し、該最適すべりと前
記電動機のすべりを比較し、比較結果から電圧操作量を
求め、求めた電圧操作量を出力電圧指令または磁束指令
に作用させて、電動機を最大効率となる最適すべりで運
転するものである。また、本発明の制御装置は、インバ
ータで誘導電動機運転を制御する誘導電動機の制御装置
において、電動機のすべりを検出する手段と、電動機の
定数と電動機に与えられた周波数から決まる最大効率と
なるすべりを計算する手段と、最大効率となるすべりと
電動機のすべりを比較する比較手段、比較結果から電圧
操作量を計算する計算手段と、出力電圧指令または磁束
指令にこの電圧操作量を作用させて、電動機を最大効率
となるすべりで運転するものである。
め、本発明の制御方法は、インバータで誘導電動機運転
を制御する誘導電動機の制御方法において、インバータ
で運転制御される誘導電動機のすべりを検出し、電動機
の定数と電動機に与えられた周波数から決まる最大効率
となる最適すべりＳηMAX を計算し、該最適すべりと前
記電動機のすべりを比較し、比較結果から電圧操作量を
求め、求めた電圧操作量を出力電圧指令または磁束指令
に作用させて、電動機を最大効率となる最適すべりで運
転するものである。また、本発明の制御装置は、インバ
ータで誘導電動機運転を制御する誘導電動機の制御装置
において、電動機のすべりを検出する手段と、電動機の
定数と電動機に与えられた周波数から決まる最大効率と
なるすべりを計算する手段と、最大効率となるすべりと
電動機のすべりを比較する比較手段、比較結果から電圧
操作量を計算する計算手段と、出力電圧指令または磁束
指令にこの電圧操作量を作用させて、電動機を最大効率
となるすべりで運転するものである。
【０００６】さらに前記最適すべりの計算手段が、電動
機の定数と特定の周波数ｆ0 から計算して求められる最
適すべりりＳηMAX と供給周波数をｆ1 として（ｆ0／
ｆ1） 1/2との積をｆ1における最適すべりＳ1 として計
算することを特徴とし、また、前記電圧操作量の計算手
段が、電動機の負荷トルクと最適すべりで決まるゲイン
係数Ｋと比較結果の積を電圧操作量として計算するもの
であり、さらに、前記係数Ｋは、モータトルクの指数関
数に比例し、ＳηMAX に反比例する事で与えられること
を特徴とする。また前記最適すべりＳηMAXとして、 ＳηMAX＝ｒ2／Ｌm［ｒm／２／π（ｒ1＋ｒ2）］1/2／
（ｆ1）1/2 ただし、ｒ1は電動機の１次抵抗 ｒ2は電動機の２次抵抗 Ｌmは電動機の励磁インダクタンス ｒmは電動機の鉄損抵抗 ｆ1は電動機ヘの供給周波救 で表すことを特徴とする。
機の定数と特定の周波数ｆ0 から計算して求められる最
適すべりりＳηMAX と供給周波数をｆ1 として（ｆ0／
ｆ1） 1/2との積をｆ1における最適すべりＳ1 として計
算することを特徴とし、また、前記電圧操作量の計算手
段が、電動機の負荷トルクと最適すべりで決まるゲイン
係数Ｋと比較結果の積を電圧操作量として計算するもの
であり、さらに、前記係数Ｋは、モータトルクの指数関
数に比例し、ＳηMAX に反比例する事で与えられること
を特徴とする。また前記最適すべりＳηMAXとして、 ＳηMAX＝ｒ2／Ｌm［ｒm／２／π（ｒ1＋ｒ2）］1/2／
（ｆ1）1/2 ただし、ｒ1は電動機の１次抵抗 ｒ2は電動機の２次抵抗 Ｌmは電動機の励磁インダクタンス ｒmは電動機の鉄損抵抗 ｆ1は電動機ヘの供給周波救 で表すことを特徴とする。
【０００７】本発明はこのような電動機の制御装置であ
るから、電動機は負荷状態および供給周波数に応じて、
敏速に最高効率となるすべりでの運転が可能となる。
るから、電動機は負荷状態および供給周波数に応じて、
敏速に最高効率となるすべりでの運転が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１に、本発明の一実施例の電動機の
Ｌ形等価回路を示す。図１において、Ｖ1は相電圧、Ｉ1
は１次電流、ｒ1は１次抵抗、ｒ2は２次抵抗、ｘは１
次、２次リアクタンスの合計、ｇ0は励磁コンダクタン
ス、ｂ0は励磁サセプタンス，Ｓは電動機すべりを表わ
す。ｊを複素記号とすれば、この等価回路から、次の式
が成立する。 ベクトルＩ1＝｛１／（ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｊｘ）＋ｇ0−ｊｂ0｝Ｖ1 （１） ベクトルＩ2＝Ｖ1／（ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｊｘ） （２） ベクトルＩN＝（ｇ0−ｊｂ0）Ｖ1 （３） 一次入力複素電力ベクトルＰa1は、電源の相数をｍとす
ると ベクトルＰa1＝ｍ×ベクトルＩ1×Ｖ1 ＝ｍ［（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）＋ｇ0 −ｊ｛ｘ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2十ｘ2）＋ｂ0｝］Ｖ1 2 （４） 一次入力電力は（４）式の実数部で与えられるので、 一次入力電力Ｐ1＝｛（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2） ＋ｇ0｝ｍＶ1 2 （５） 二次複素電力ベクトルＰa2は ベクトルＰa2＝ｍ（ベクトルＩ2Ｖ1−Ｉ2 2ｒ1） ＝ｍ［（ｒ2／Ｓ）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2） −ｊ｛ｘ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝］Ｖ1 2 （６） 二次入力電力は（６）式の実数部で与えられるので、 二次入力電力Ｐ2＝｛ｒ2／Ｓ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝ｍＶ1 2 （７） 二次損失Ｐ2l＝ｍＩ2 2ｒ2＝ｒ2／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）ｍＶ1 2 （８） 機械出力Ｐ0＝Ｐ2−Ｐ2l ＝ｒ2（１−Ｓ）／Ｓ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）ｍＶ1 2 （９） 効率η＝Ｐ0／Ｐ1 ＝ｒ2（１−Ｓ）／Ｓ／｛ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｇ0（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝ （１０） 最大効率を与えるすべりは（１１）式のηをＳで微分し
てその値がゼロとなるＳを求めることで得られる。従っ
て、最大効率を与えるすべりＳηMAX は、 ＳηMAX＝〔ｒ2［ｇ0 2｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2｝＋ｇ0（ｒ1＋ｒ2）〕1/2− ｇ0ｒ2 2〕／［ｇ0｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2−ｒ2 2｝＋ｒ1＋ｒ2］ （１１） （１１）式はモータ定数と周波数のみの関数であるか
ら、周波数が決まれば負荷や入力電圧の影響を受けな
い。従って、ＳηMAX を保つように制御すれば、電動機
を最大効率で運転することができる。
づいて説明する。図１に、本発明の一実施例の電動機の
Ｌ形等価回路を示す。図１において、Ｖ1は相電圧、Ｉ1
は１次電流、ｒ1は１次抵抗、ｒ2は２次抵抗、ｘは１
次、２次リアクタンスの合計、ｇ0は励磁コンダクタン
ス、ｂ0は励磁サセプタンス，Ｓは電動機すべりを表わ
す。ｊを複素記号とすれば、この等価回路から、次の式
が成立する。 ベクトルＩ1＝｛１／（ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｊｘ）＋ｇ0−ｊｂ0｝Ｖ1 （１） ベクトルＩ2＝Ｖ1／（ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｊｘ） （２） ベクトルＩN＝（ｇ0−ｊｂ0）Ｖ1 （３） 一次入力複素電力ベクトルＰa1は、電源の相数をｍとす
ると ベクトルＰa1＝ｍ×ベクトルＩ1×Ｖ1 ＝ｍ［（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）＋ｇ0 −ｊ｛ｘ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2十ｘ2）＋ｂ0｝］Ｖ1 2 （４） 一次入力電力は（４）式の実数部で与えられるので、 一次入力電力Ｐ1＝｛（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2） ＋ｇ0｝ｍＶ1 2 （５） 二次複素電力ベクトルＰa2は ベクトルＰa2＝ｍ（ベクトルＩ2Ｖ1−Ｉ2 2ｒ1） ＝ｍ［（ｒ2／Ｓ）／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2） −ｊ｛ｘ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝］Ｖ1 2 （６） 二次入力電力は（６）式の実数部で与えられるので、 二次入力電力Ｐ2＝｛ｒ2／Ｓ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝ｍＶ1 2 （７） 二次損失Ｐ2l＝ｍＩ2 2ｒ2＝ｒ2／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）ｍＶ1 2 （８） 機械出力Ｐ0＝Ｐ2−Ｐ2l ＝ｒ2（１−Ｓ）／Ｓ／（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）ｍＶ1 2 （９） 効率η＝Ｐ0／Ｐ1 ＝ｒ2（１−Ｓ）／Ｓ／｛ｒ2／Ｓ＋ｒ1＋ｇ0（（ｒ2／Ｓ＋ｒ1）2＋ｘ2）｝ （１０） 最大効率を与えるすべりは（１１）式のηをＳで微分し
てその値がゼロとなるＳを求めることで得られる。従っ
て、最大効率を与えるすべりＳηMAX は、 ＳηMAX＝〔ｒ2［ｇ0 2｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2｝＋ｇ0（ｒ1＋ｒ2）〕1/2− ｇ0ｒ2 2〕／［ｇ0｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2−ｒ2 2｝＋ｒ1＋ｒ2］ （１１） （１１）式はモータ定数と周波数のみの関数であるか
ら、周波数が決まれば負荷や入力電圧の影響を受けな
い。従って、ＳηMAX を保つように制御すれば、電動機
を最大効率で運転することができる。
【０００９】しかしながら、（１１）式から最適すべり
を計算するためには電動機の定数が既知でなければなら
ない。また、分かっていても計算量が多いので毎スキャ
ンごとに計算を行うことはＣＰＵの負担が大きすぎて実
用的でない、などの問題がある。従って，以下のような
近似を考える。（１１）式に於いて、ｇ0｛（ｒ1＋
ｒ2）2＋ｘ2｝およびｇ0｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2−ｒ2 2｝
が（ｒ1＋ｒ2）に比ペて１Ｈｚ以上では非常に小さいの
で、これを無視すると、 ＳηMAX＝［ｒ2｛ｇ0（ｒ1＋ｒ2）｝1/2−ｇ0ｒ2 2］／（ｒ1＋ｒ2） （１２） さらに、（１２）式の分子でｒ2｛ｇ0（ｒ1＋ｒ2）｝
1/2はｇ0ｒ2 2に比べ非常に大きいのでｇ0ｒ2 2を無視す
ると、 ＳηMAX＝ｒ2｛ｇ0／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2 ＝｛ｒm／２／π／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2ｒ2／Ｌm／ｆ1/2 ＝Ｋ0／ｆ1/2 （１３） （但し、Ｋ0＝｛ｒm／２／π／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2ｒ2／
Ｌm） 即ちＳηMAX は周波数の平方根の逆数に比例することが
分かる。したがって、定格周波数ｆ0時の最適すべりＳ
ηMAXが既知であれば任意周波数ｆ時の最通すべりＳ
fは、 Ｓf＝ＳηMAX（ｆ0／ｆ）1/2 （１４） で計算することが出来る。
を計算するためには電動機の定数が既知でなければなら
ない。また、分かっていても計算量が多いので毎スキャ
ンごとに計算を行うことはＣＰＵの負担が大きすぎて実
用的でない、などの問題がある。従って，以下のような
近似を考える。（１１）式に於いて、ｇ0｛（ｒ1＋
ｒ2）2＋ｘ2｝およびｇ0｛（ｒ1＋ｒ2）2＋ｘ2−ｒ2 2｝
が（ｒ1＋ｒ2）に比ペて１Ｈｚ以上では非常に小さいの
で、これを無視すると、 ＳηMAX＝［ｒ2｛ｇ0（ｒ1＋ｒ2）｝1/2−ｇ0ｒ2 2］／（ｒ1＋ｒ2） （１２） さらに、（１２）式の分子でｒ2｛ｇ0（ｒ1＋ｒ2）｝
1/2はｇ0ｒ2 2に比べ非常に大きいのでｇ0ｒ2 2を無視す
ると、 ＳηMAX＝ｒ2｛ｇ0／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2 ＝｛ｒm／２／π／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2ｒ2／Ｌm／ｆ1/2 ＝Ｋ0／ｆ1/2 （１３） （但し、Ｋ0＝｛ｒm／２／π／（ｒ1＋ｒ2）｝1/2ｒ2／
Ｌm） 即ちＳηMAX は周波数の平方根の逆数に比例することが
分かる。したがって、定格周波数ｆ0時の最適すべりＳ
ηMAXが既知であれば任意周波数ｆ時の最通すべりＳ
fは、 Ｓf＝ＳηMAX（ｆ0／ｆ）1/2 （１４） で計算することが出来る。
【００１０】以下、本発明の一実施例における回路構成
のブロック図を図２に示して、その説明を行う。図２は
ベクトル制御に適用した場合を示している。図におい
て、１および５は除算器、２は開平器、３は乗算器、４
は周波数ー同期速度変換器、６はゲイン係数乗算器、お
よび７はフィルタである。また、Φrefは磁束指令（変
更前）、Φo utは変更後の磁束指令を表わす。ＳηMAX
は定格周波数時の最大効率を与えるすべりを表わす。最
近のベクトル制御にはオートチユーニング機能があり、
オートチューニングで特定された定格すべりを最大効率
を与えるすべりＳηMAX として使用しても大さくは違わ
ない。さらに、ｆn は定格周波教、ｆは運転周波数、お
よびＮfbは速度フィードバックを表わしている。
のブロック図を図２に示して、その説明を行う。図２は
ベクトル制御に適用した場合を示している。図におい
て、１および５は除算器、２は開平器、３は乗算器、４
は周波数ー同期速度変換器、６はゲイン係数乗算器、お
よび７はフィルタである。また、Φrefは磁束指令（変
更前）、Φo utは変更後の磁束指令を表わす。ＳηMAX
は定格周波数時の最大効率を与えるすべりを表わす。最
近のベクトル制御にはオートチユーニング機能があり、
オートチューニングで特定された定格すべりを最大効率
を与えるすべりＳηMAX として使用しても大さくは違わ
ない。さらに、ｆn は定格周波教、ｆは運転周波数、お
よびＮfbは速度フィードバックを表わしている。
【００１１】本実施例における制御について説明する。
式（１４）に基づいて、除算器１で定格周波教ｆn を運
転周波数ｆで除算し、その結果の平方根を開平器２で求
めた値に定格周波数時の最大効率を与えるすべりＳη
MAXを乗じて、乗算器３で運転周波数ｆにおける最適す
べりＳfを求める。一方、周波数ー同期速度変換器４に
て運転周波数ｆに１２０／Ｐ（電動機の極数）を乗じて
同期回転数Ｎfを求め、この同期回転数Ｎfから速度フィ
ードバックＮfb を差し引いた値を除算器５を用いて同
期回転数Ｎfで除算して、電動機のすべりＳdetを求め
る。この電動機のすべりＳdetを最適すべりＳf から差
し引いた値に乗算器６でゲイン係数Ｋを乗じ、制御安定
化のためのフイルタ７を通した後、磁束指令Φrefから
差し引いて磁束指令Φoutを得る。
式（１４）に基づいて、除算器１で定格周波教ｆn を運
転周波数ｆで除算し、その結果の平方根を開平器２で求
めた値に定格周波数時の最大効率を与えるすべりＳη
MAXを乗じて、乗算器３で運転周波数ｆにおける最適す
べりＳfを求める。一方、周波数ー同期速度変換器４に
て運転周波数ｆに１２０／Ｐ（電動機の極数）を乗じて
同期回転数Ｎfを求め、この同期回転数Ｎfから速度フィ
ードバックＮfb を差し引いた値を除算器５を用いて同
期回転数Ｎfで除算して、電動機のすべりＳdetを求め
る。この電動機のすべりＳdetを最適すべりＳf から差
し引いた値に乗算器６でゲイン係数Ｋを乗じ、制御安定
化のためのフイルタ７を通した後、磁束指令Φrefから
差し引いて磁束指令Φoutを得る。
【００１２】すべりＳdet が最適すべりＳf より小さい
ときは、磁束指令が小さくなるので、出力電圧が小さく
なりすべりＳdetが大きくなって、最適すべりＳfに近づ
くよう制御される。このようにして電動機は最大効率で
運転する。ゲイン係数Ｋは次のように決定される。省エ
ネ制御しない時の出力電圧をＶ1、すべりをＳ1、最大効
率で運転しているときの電圧をＶ2、すべりをＳ2とする
と、 Ｋ＝（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｓ2―Ｓ1） （１５） で計算できる。Ｖ1、Ｖ2，Ｓ1、Ｓ2は定格運転時の最適
すべりと負荷で変化するので、これらに応じてＫの値を
変化させる必要がある。最適すべりと負荷率に対する係
数Ｋの値を０．４〜５５ｋＷの電動機について計算して
関係を調べると、係数Ｋの値は最適すべりに反比例し、
負荷率に対しては指数関数の関係になる。グラフに表す
と、図３のようになる。この場合、ゲイン係数Ｋの値
は、 Ｋ＝ｌ５４８０ｅｘｐ（−０.６９６ＴL）／ＳηMAX
ＴL：負荷トルク となる。
ときは、磁束指令が小さくなるので、出力電圧が小さく
なりすべりＳdetが大きくなって、最適すべりＳfに近づ
くよう制御される。このようにして電動機は最大効率で
運転する。ゲイン係数Ｋは次のように決定される。省エ
ネ制御しない時の出力電圧をＶ1、すべりをＳ1、最大効
率で運転しているときの電圧をＶ2、すべりをＳ2とする
と、 Ｋ＝（Ｖ1−Ｖ2）／（Ｓ2―Ｓ1） （１５） で計算できる。Ｖ1、Ｖ2，Ｓ1、Ｓ2は定格運転時の最適
すべりと負荷で変化するので、これらに応じてＫの値を
変化させる必要がある。最適すべりと負荷率に対する係
数Ｋの値を０．４〜５５ｋＷの電動機について計算して
関係を調べると、係数Ｋの値は最適すべりに反比例し、
負荷率に対しては指数関数の関係になる。グラフに表す
と、図３のようになる。この場合、ゲイン係数Ｋの値
は、 Ｋ＝ｌ５４８０ｅｘｐ（−０.６９６ＴL）／ＳηMAX
ＴL：負荷トルク となる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、従来技術のように間接的に最大効率となるすべ
りに制御することなく、またインバータ出力電圧を微少
変化させながら電力の最小点を探し出すことなく、誘導
電動機のすべりを直接に検出し、検出したすべり値と誘
導電動機の定数と運転周波数から決まる最大効率となる
最適すべり値とを比較し、比較結果に基ずく電圧操作量
を磁束指令に作用させることにより、負荷の状態や、与
えられた周波数が変化しても常に最大効率となるように
すべりが敏速に制御される、という効果を奏することが
できる。
よれば、従来技術のように間接的に最大効率となるすべ
りに制御することなく、またインバータ出力電圧を微少
変化させながら電力の最小点を探し出すことなく、誘導
電動機のすべりを直接に検出し、検出したすべり値と誘
導電動機の定数と運転周波数から決まる最大効率となる
最適すべり値とを比較し、比較結果に基ずく電圧操作量
を磁束指令に作用させることにより、負荷の状態や、与
えられた周波数が変化しても常に最大効率となるように
すべりが敏速に制御される、という効果を奏することが
できる。
【図１】誘導電動機のＬ形等価回路図
【図２】本発明の一実施例における回路構成を示すブロ
ック図
ック図
【図３】負荷率をパラメータとする最適すべりＳfとゲ
イン係数Ｋの関係を示すグラフ
イン係数Ｋの関係を示すグラフ
１ 除算器 ２ 開平器 ３ 乗算器 ４ 周波数−同期速度変換器 ５ 除算器 ６ ゲイン係数乗算器 ７ フィルター
Claims (6)
- 【請求項１】 インバータで誘導電動機運転を制御する
誘導電動機の制御方法において、インバータで運転制御
される誘導電動機のすべりを検出し、前記誘導電動機の
定数と前記誘導電動機に与えられた周波数から決まる最
大効率となる最適すべりＳηMAXを計算し、該最適すべ
りと前記誘導電動機のすべりを比較し、比較結果から電
圧操作量を求め、求めた電圧操作量を出力電圧指令また
は磁束指令に作用させて、前記誘導電動機を最大効率と
なる最適すべりで運転することを特徴とする誘導電動機
の制御方法。 - 【請求項２】 インバータで誘導電動機運転を制御する
誘導電動機の制御装置において、前記誘導電動機のすべ
りを検出する手段と、前記誘導電動機の定数と前記誘導
電動機に与えられた周波数から決まる最大効率となる最
適すべりＳη MAXを計算する手段と、最適すべりと前記
誘導電動機のすべりを比較する比較器と、比較結果から
電圧操作量を計算する計算手段と、出力電圧指令または
磁束指令にこの電圧操作量を作用させて、前記誘導電動
機を最大効率となる最適すべりで運転することを特徴と
する誘導電動機の制御装置。 - 【請求項３】 前記最適すべりの計算手段が、誘導電動
機の定数と特定の周波教ｆ0 から計算して求められる最
適すべりＳηMAX と供給周波数をｆ1 として（ｆ0／
ｆ1）1/2 との積を供給周波数ｆ1における最適すべりＳ
1として計算することを特徴とする請求項２記載の誘導
電動機の制御装置。 - 【請求項４】 前記電圧操作量の計算手段が、誘導電動
機の負荷トルクと最適すべりで決まるゲイン係数Ｋと比
較結果の積を電圧操作量として計算することを特徴とす
る請求項２乃至３記載の誘導電動機の制御装置。 - 【請求項５】 前記ゲイン係数Ｋは、モータトルクの指
数関数に比例し、最適すべりＳηMAX に反比例すること
で与えられることを特徴とする請求項２乃至４記載の誘
導電動機の制御装置。 - 【請求項６】 前記最適すべりＳηMAXは、 ＳηMAX＝ｒ2／Ｌm［ｒm／２／π（ｒ1＋ｒ2）］1/2／
（ｆ1）1/2 ただし、ｒ1は誘導電動機の１次抵抗 ｒ2は誘導電動機の２次抵抗 Ｌmは誘導電動機の励磁インダクタンス ｒmは誘導電動機の鉄損抵抗 ｆ1は誘導電動機ヘの供給周波数 で表されることを特徴とする請求項２乃至５記載の誘導
電動機の制御装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP18298196A JP3266175B2 (ja) | 1996-07-12 | 1996-07-12 | 誘導電動機の制御方法及び装置 |
| CN97196296A CN1078976C (zh) | 1996-07-12 | 1997-07-09 | 用于感应电动机的控制方法和装置 |
| US09/214,918 US6121748A (en) | 1996-07-12 | 1997-07-09 | Method and apparatus for controlling an induction motor |
| EP97930731A EP0980135B1 (en) | 1996-07-12 | 1997-07-09 | Method and apparatus for controlling an induction motor |
| DE69738950T DE69738950D1 (de) | 1996-07-12 | 1997-07-09 | Verfahren und vorrichtung zur regelung eines induktionsmotors |
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Applications Claiming Priority (1)
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| JPH1032991A true JPH1032991A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3266175B2 JP3266175B2 (ja) | 2002-03-18 |
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ID=16127686
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| JP (1) | JP3266175B2 (ja) |
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| WO (1) | WO1998002958A2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109661770A (zh) * | 2016-07-04 | 2019-04-19 | 韩国数码控制株式会社 | 负荷的最大运行效率点适用系统 |
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| US6856115B2 (en) * | 2002-10-31 | 2005-02-15 | A. O. Smith Corporation | Method of and apparatus for controlling the operation of an induction motor using a model of the induction motor |
| US7437201B2 (en) * | 2003-01-14 | 2008-10-14 | Cullen Christopher P | Electric motor controller |
| AU2004237551B2 (en) * | 2003-05-08 | 2007-07-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for providing energy saving service, method for deciding specification of electric motor, method for providing compressor version-up service, method for providing energy saving service using drive device for permanent magnet electric motor, compressor exchange method, and freezing/air conditioning device |
| EP2230204A1 (de) * | 2009-03-20 | 2010-09-22 | Inventio AG | Treibscheibenaufzug, Aufzugsantrieb für einen solchen Treibscheibenaufzug und Verfahren zum Betreiben eines solchen Aufzugsantriebs |
| CN102783013B (zh) * | 2010-03-16 | 2015-12-16 | 里特电子有限公司 | 用于确定转差频率和用于调节异步电动机的方法和装置 |
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| US4450398A (en) * | 1982-04-05 | 1984-05-22 | General Electric Company | Microprocessor-based efficiency optimization control for an induction motor drive system |
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| US5272429A (en) * | 1990-10-01 | 1993-12-21 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Air gap flux measurement using stator third harmonic voltage and uses |
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-
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- 1996-07-12 JP JP18298196A patent/JP3266175B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1997
- 1997-07-09 CN CN97196296A patent/CN1078976C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-09 US US09/214,918 patent/US6121748A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-09 DE DE69738950T patent/DE69738950D1/de not_active Expired - Fee Related
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- 1997-07-09 EP EP97930731A patent/EP0980135B1/en not_active Expired - Lifetime
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