JPS58172986A - 誘導機の制御装置 - Google Patents

誘導機の制御装置

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JPS58172986A
JPS58172986A JP57051329A JP5132982A JPS58172986A JP S58172986 A JPS58172986 A JP S58172986A JP 57051329 A JP57051329 A JP 57051329A JP 5132982 A JP5132982 A JP 5132982A JP S58172986 A JPS58172986 A JP S58172986A
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JP
Japan
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signal
voltage
output signal
circuit
output
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JP57051329A
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English (en)
Inventor
Koji Miki
孝司 三木
Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/08Indirect field-oriented control; Rotor flux feed-forward control
    • H02P21/09Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/16Estimation of constants, e.g. the rotor time constant
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/01Asynchronous machines

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、かご形誘導機の制御装置に関する。
最近、ベクトル制御と呼ばれる誘導機の制御方式が検討
されている。この制御方式は誘導機の励磁電流成分と2
次電流成分のそれぞれを独立に制御するので、速度応答
性能を直流機と同等にすることが可能である。
第1図はこの制御方式をPWMインバータに適用した従
来例を示す。図におかて、1は交流電源、2は交流を直
流に変換する順変換器、3Fi+α流?交流に変換する
逆変換器、4はかご形誘導機、5は誘導@4の回転速度
を検出するた約の速度発電機である。6は誘導機4の回
転速度を指令する速度指令器、7は速度指令器6と速1
発電@5の出力信号の偏差に応じて働く速度制御回路で
、その出力信号は誘導機4の2次電流の大きさ全指令す
る信号となる。8は誘導機402次鎖交磁束、すなわち
、励磁電流の大きさを指令する励磁電流指令器、9は誘
導機4のすべり周波数分演算し、指令するすべり周波数
演算囲路、10はすべり周波数演算回路9と速度発電機
5の出力信号の加算器で、その出力信号は誘導機4の1
次周波数を指令する信号になる。11はその入力電圧に
比例した周波数の正弦波信号を発生するV/F変換器、
12はその入力信号に比例した周波数の余弦波信号ケ発
生するV/F変換器、13は励磁電流指令器8の出力と
V/F変換器11またはV/F変換器12の出力の乗算
を行なう掛算器、14は速度制御回路7の出力とV/F
変換器11または■β変換器12の出力の乗算を行なう
掛算器であり、これら13.14の出力は2相信号であ
る。15Fi掛算器13.14の2相信号?3相信号に
変換する2相−3相変換回路、16Fi2相−3相変換
回路15の出力と電動機の1次電流倉検出する電流検出
器17の出カケ比較するヒステリシス比較器、18はヒ
ステリシス比較器16の出力を増幅し逆変換器3を駆動
する信号1fr1出力するパルス増幅器である。
次に、この回路の動作を説明する。速度制御回路7の出
力信号は誘導機4の2次電流を指令する信号I−である
。一方、励磁電流指令器8からは誘導機4の励磁電流を
指令する信号工Sが出力される。
誘導機401次周波数は次のようにして与えられる。ま
ず、すべり周波数、演算回路9は次に示す演算を行ない
、すべり周波数ω:1r−指令する。
ω:=KX−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(1)ここで、Kは定数(αat)、Rat
i誘導機の気的回転周波数ω1とすべり周波数ω!の和
で表わされ(2)式で示される。
ω1%−ω、十ωr     ・・・・・・・・・・・
・・・・・・・(2)カロ算器10は(2)式の演算を
行ない、1次角周波数ω−を指令する。V/F変侠器1
1の出力信号は角周波数ω−の正弦波信号管出力し、V
/F変侠器12の出力信号は角周波数ω−の余弦波信号
を出力する。
また、掛算器13は励磁電流指令I:とV/F変換器1
1.12の出力との乗算1行ない、掛算器14は2次篭
流指令I−とV/F変換器11゜12の出力との乗算を
行ない、2相信号會出力し、これが2相−3相変換器1
5に入力されることにより、(3)〜(5)式に示す電
流指令が出力される。その3相分の信号I+”asI八
、I−1は、■へ=f百7漆1百7戸sinω、 t(
3)I−9=ノ]1〒75−1〒7(Is戸8In(ω
−t−2に/3)   (4)I l”、= ノーUi
t51−j丁7=1 、’ )”stn (ω−t −
4yt/ 3 )  (5)電流検出器17の出力信号
は、前記(3)〜(5)式で与えられる2相−3相変換
回路15の出力とヒステリシス比較器16で比較される
。このヒステリシス比較器16の出力信号はパルス増幅
器18に入力され、更に、これが逆変換器3に入力され
1次電流の周波数及び振幅は(3)弐〜〔5)式で与え
られるように制御される。
以上のようにして、誘導機の1次電流の大きさと周波数
?制御すれば、2次電流成分と励磁電流成分t21!立
にベクトル的に制御できる。このため、トルク、2次鎖
交磁束は設定値通り制御され、誘導機の回転速度は制御
される。
ところで、上記制御方法には次の問題点がある。
すなわち、2次抵抗R2の値は負荷状態や周回温度等に
より大幅に変化する。その変動幅は40%〜50優に屯
なる。そのため、@(1)式のR1が変化しても、■−
が一定であるためにはKまたはω:を変える必要がある
。しかし、従来、この値は一定で与えられていた。その
結果電圧及びトルクは指令値通りに制御できないだけで
なく、負荷時に電圧の上昇あるいはトルク低下が起こる
ため、モータ及びインバータ容量が大きくなる欠点があ
った。
本発明の目的は、2次抵抗変化の影!#ヲうけず、誘4
機の1次電圧の上昇及びトルクの低下が起こらず、安尾
な運転ができる誘導電動機の制御方法を提供するにある
本発明の特徴は、1次電圧の設定値とその検出値との偏
差信号?入力する増幅器の出力信号から、2次抵抗の変
化に関係した信号全検出し、この信号によりすべり周波
数を補正するにある。
まず、本発明の原理を第2図、第3図で説明する。誘導
機の等価回路を簡単化のため1次、2次もれインダクタ
ンスを無視して描くと第2図のように表わすことができ
る。ここで、Lllは励磁インダクタンスh  R1は
2次抵抗、SViすべり、L 、It 、Inはそれぞ
れ1次電流、2次電流、励磁電流である。このとき’ 
 II #  z、 l  Il+の関係をベクトル図
に示すと第3図のようになる。
第1図に示した制御回路によれば、1次電流りの大きさ
及び位相は、2相−3相変換回路15の出力信号で定ま
る。いま、実際の2次抵抗値と当初計画した2次抵抗値
が等しい場合の1次電流11 のベクトルをOAとする
。第1図の制御回路では、速度制御回路7の出力信号が
変わらないと考えると、2次抵抗R1の変化によらず、
1次亀流i、の大きさ、及びすべり周波数の指令は一定
である。いま、2次抵抗R2が増加すると第2図の等価
回路で2次電流i、は減少し、励磁電流i、が増加して
、1次電流i、のベクトルはOBになる。このとき1.
が増加するために電圧が上昇する。一方、2次抵抗R2
が減少すると2次電流i、は増加し、励磁電流i、は減
少して1次電流i、のベクトルはocとなる。
■、が減少するために電圧は低下する。このようにR,
が変化すると、電圧が変動することになる。ここで% 
 R,が増加した場合を考えると、(1)式は、It?
一定とするにはすべり周波数?増加させれは良いことを
示している。同様にR1が減少してもi、が一定である
には、すべり周波数を減らせば良いことになる。従って
、電圧の質化分抵抗の変動を補償できる。
以下本発明の一実施例を第4図により説明する。
19は絶対値回路で、その出力信号は誘導機4の1次電
圧ケ指令する信号となる。20け主回路と制御回路音絶
縁して誘導機4の1rKvl圧會とり出すための変圧器
、21は変圧器20の出力電圧ケ整流し、1次電圧の大
きさ?検出する電圧検出器、2211を電圧検出器21
の出力信号と絶対値回路19の出力信号との偏差?求め
る減′lL器、23は回転速度の高低を判別する速度判
別回路で、その出力信号により後述するアナログゲート
24がオン、オフされる。24は速度判別回#823の
出力信号によりオン、オフされるアナログゲートで、極
低速時にはオフとなり、それより高い速【ではオンとな
る。
25ii極性変換回路で、あり、速度制御回路7の出□
力信号の極性に応じ入力信号の極性?反転させる。26
は極性変換回路25の出力信号?増幅する電圧制御回路
で、その出力信号は後述するように誘導機4の2次抵抗
の変化に関係したすべり周波数の補正信号である。
第4図の回路の動作を以下に説明する。電圧設定値は2
次鎖交磁束φ、と1次角周波数ω、との積φ、×ω、で
与えられる。ここで、φtは励磁電流指令器8の出力I
Sに比例するのでI:r一定とすると、φ、も一定とな
り、電圧設定値は1次角周波数ω、に比例することにな
る。従って、絶対値回路19の出力が電圧設定値となる
絶対値回路19の出力信号と電圧検出器との偏差を減算
器2゛2でとる。あらかじめ設定した1次角周波数より
高周波領域では、アナログゲート24F−iオンしてい
る。誘導電動機の回転方向を速度指令器6の出力信号極
性で正転、逆転と切替える場合、速度発電機5の出力信
号も極性反転する。
ここで速度制御回路の出力極性は正転電動時及び逆転回
生時と正転回生時及び逆転電動時に異なるため、すべり
周波数演算回路9の出力信号極性も速度制御回路7の極
性に応じて変化する。従って、速度制御回路7の出力信
号極性に応じすべり周波数の補正信号を極性変換する必
要がある。これを行なうのが極性変換回路25である。
次に、2次抵抗が変動したときの回路動作を正転電動時
について説明する。
(1)2次抵抗が設定値より増加した場合。
2次抵抗R7が設定値より増加した場合、実際の電圧は
設定値より増加する。この結果電圧制御回路26からは
減算器22の出力信号に応じた正信号が出力され、これ
を前述のようにすべり周波数の補正信号として加算器1
0に加えることにより、2次抵抗R2の変化は補償され
る。
(2)2次抵抗が設定値より減少した場合。
2次抵抗R2が設定値より減少した場合、電圧検出値は
設定値より低くなるので、電圧制御回路26からけ減算
器22の出力信号に応じた負信号が出力され、これ會萌
述のようにすべり周波数の補正信号として加算器10に
加えることにより、2次抵抗R1の変化は補償される。
逆転1を動時には、速度指令器6、速度発電機5、速度
制御回路7それぞれの出力信号極性は正転電動時の場合
と反転する。史に、極性変換回路25は減算器22の出
力信号極性と反転した信号全出力するから、すべての信
号の極性は正転電動時と逆極性となる。従って、このと
きにも正転電動時と同様、2次抵抗R2の変化は補償さ
れる。
正転回生時には各信号の極性は速度制御回路7の出力信
号が反転するのみで、正転電動時と同じである。従って
、この場合も、2次抵抗Tt、の変化は補償される。
逆転回生時にも各信号の極性は、速度制御回路の出力信
号の極性が反転するのみで、逆転電動時と同じである。
従って、この場合も、2次抵抗R1の変化は補償される
ところで、極低速域では誘導機4の1次周波数が非常に
低くなるので変圧器2oが飽和し、正しい電圧検出が困
雌であ乞。そのよりな極低速域では速度判別回路23の
出力により、アナログゲルトはオフし、電圧制御回路2
6の入力信号は零になる。このようにすれば、極低速域
における電圧検出誤差の影響會なくすことができる。
以上のようにしてすべり周波数?補償すれば、実際の2
次抵抗値に影響されず、極低速域から高速#まで、常に
、所定の電圧及びトルクで運転できる。
第4図でFi電圧指令値と横田値會比較し、その晴差に
応じてすべり周波数を補償したが、磁束指令値と検出f
it比較しても同様に2次抵抗の変化を補償できる。
第5図はこの場合の制御回路全示し、的述の実施例のう
ち変更部分だけ?示す。
27Vi電圧を積分し、磁束の瞬時値を演算する積分器
、28は積分器27の出力信号を整流し、磁束の大きさ
を検出する磁束検出器、29は減算器22の出力信号に
応じて働く磁束制御回路で、2次抵抗変化分に対応した
すべり周波数の補償信号全出力する。磁束指令信号は励
磁電流指令器8の出力VC叱例する信号を用いる。この
ように構成すれば、磁束指令値と検出値の偏差から、2
次抵抗R1の変化に対応するすべり周波数を補償できる
。積分器27はその入力信号のノイズフィルターの役割
をはたすので、ノイズを含まない検出信号が得られ、磁
束制御回路29からはノイズの影響をうけないすべり周
波数の補償信号のみをとり出すことができる。そのため
、誘導機4の1次電圧に変換器サイリスタ等の転流によ
る高調が多く含まれる場合、特に効果がある。
一般に、すべり角周波数ω、は、1次角周波数の2〜3
チ程度であるため、ω、に対して無視でき、第(2)式
よりωW;ω、となる。
このことから、本方法では速度発電機5の出力を電圧指
令としても、第4図と同等の効果が得られる。
なお、第6図は第4図と全ぐ同じ要素から構成される。
第6図が第4図と異なる点は絶対値回路19は速度発電
機5の速度実効直から電圧を求めてこれを減算器22に
入力することにある。
本発明の実施例によれば、高速域では誘導機の1次電圧
の設定値と、その検出値の偏差信号から2次抵抗の変化
に関係するすべり周波数の変化分?検出し、低速度域で
は増幅器の入力信号?オフすることによって、電圧検出
誤差の影響をなくすることができる。また、偏差信号を
速度制御回路出力の極性に応じ極性反転させるため、誘
導機の回転方向、2次抵抗変化によらず低周波数緘から
昼周波数域まで、つねに、所定の電圧、トルクで運転で
きる。
本発明によれば、誘導機の回転方向、2次抵抗変化にか
かわらず、全ての速饗域で、1次電圧の上昇及びトルク
の低下が起こらず、安定な運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の誘導機の制御装置のブロック図、第2図
は本発明の原理?示す等何回略図、第3図は本発明の原
理を示す等何回略図、第4図は本発明の第1の実施例の
ブロック図、第5図は第2の速度発1c機、6・・・速
度指令器、7・・・速度制御回路、8・・・励磁電流指
令器、9・・・すベシ周波数演算回路、IO・・・加算
器、11・・・v/F変換器、12・・・V/F変換器
、13・・・掛算器、14・・・掛算器、15・・・2
相−3相変換回路、工6・・・ヒステリシス比較器、1
7・・・電流検出器、18・・・パルス増幅器、19・
・・絶対値回路、20・・・変圧器、21・・・電圧検
出器、22・・・減奪器、23・・・速度判別回路、2
4・・・アナログゲート、25・・・極性変換回路、2
6・・・電圧制御回路、27・・・積分器、28・・・
磁束検出器、29・・・磁束制御回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電圧および周波数を制御して誘導機を駆動する変換
    器にlIr記誘導機の1次電流を励磁電流成分とこの励
    磁電流成分と直交する電流成分に分けて入力制御する装
    置において、前記誘導機の電圧検出値と電圧設定値との
    偏差値を入力とし、2次抵抗変化に関係したすべり周波
    数の補償信号を出力する演算手法により前記2次抵抗変
    化管補償する手段を具備することを特徴とする誘導機の
    制御装置。
JP57051329A 1982-03-31 1982-03-31 誘導機の制御装置 Pending JPS58172986A (ja)

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