JPS59220090A - 誘導電動機の制御方式 - Google Patents

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、誘導電動機の制御に関し、−次組圧を大きさ
、周波数のみならず、位相関係も定めて制御することに
よって得られる、制御の応答の極めて速い全く新規な制
御方式に関するものである。

く従来技術〉 従来の誘導電動機の可変周波数制御方式としては、−次
組圧制御方式、周波数制御方式、或いはこれらにかわる
ものとしてベクトル方式がある。

−次組圧制御方式は、紡導′亀動機のトルクは一次電圧
の二乗に比例することに漸目し、この−次策圧を制御し
て、誘導機のすベシを変化させて、誘導電動機の速度を
制御する方式である。また、周波数制御方式は、誘導機
の入力周波数を直接制（ｆｌｌｌして、速度制御を行な
う方式である。更にベクトル制御方式は、直流電動機と
同様に、二次磁束と二次電流をベクトル的に直交するよ
うに制御して、トルクの発生メカニズムを直流策動機と
同様に扱おうとする誘導電動機のトルクの制御方式であ
る。

〈従来技術の問題点〉 上記の一次電圧制御方式及び周波数制御方式は、−次電
流の位相関係を考慮せずに、定常状態の等何回路を用い
た制御方式であるために、制御が行なわれるにあたって
、大きな過渡現象が発生して、その結果、連応性が悪い
という欠点がある。またベクトル制御方式は、−次電流
を二次磁束ベクトルと平行なｄ軸と、これに直交するｑ
軸とに分解して得られる等価２相機について、トルク制
御のための演算を行なって、最終的には再び２相を３相
へ変換するという複雑な回路構成を有する制御方式であ
シ、問題がある。特に誘導電動機が非突極型の構造であ
ることを考えると、上記の複雑女制御演算回路構成にす
る必要性は全くない。また、この制御方式においては一
定に設定された二次磁束の２内で、ギャップ磁束と二次
漏れ磁束の配分が変るために、制御が変化すると、電気
回路的な過渡現象が発生して、トルクに過渡振動が発生
して、速やかな制御ができなくなると云う欠点がある。

また、ベクトル制御は一次電流による電流型制御であっ
て、−次ｍ圧による電圧型制御を考慮していないことも
欠点の１つである。

〈発明の目的〉 本発明は、ベクトル制１Ｉ１１１方式の複雑な回路（４
成を改良し、簡単な回路構成で、しかも制御が変化する
ときのトルクの過渡振動が極めて小さく、連応性のすぐ
れた新規な誘４電動（幾の制御方式を提供するものであ
る。

〈発明の概要〉 本発明は、誘導電動機に対するトルク指令値並びに前記
誘導電動機の実速度に基づいて、前記訪４電動機の一次
端子電圧を制御する栃褥磯のｊｌｉｉ制御方式において
、Ｋを定数、ωをトルク指令値より定まるすベシ角周波
数とＦ］ｔＪ　Ｈ６Ｍｊ　＄　ｆ（ｉ動機の実速度の和
として求まる一次角周波数、Ｒ・１を一次巷純の抵抗、
１１を一次電流とする場合に、 上記−次端子電圧■ｌを、 Ｖｌ　＝＝　Ｋ　・ω・ｅ　”ｔ＋ｒ１　・１１として
与えるようにする。

〈発明の実施例〉 以下、本発明の実施例ｔ−詳細に説明する。本発明に係
る誘導電動機ＩＭの制御方式の具体的回路構成は第５図
に示されているが、本発明による誘導機の制御は、理論
的に導かれた誘導電動機の全く新しい等何回路を用いて
制御演算を行って、−次端子電圧を定めて、これによっ
て制御１回路は簡単で、制御の連応性は優れた制御方式
の回路構成を創り出したものである＠ そこで、まず１１１」御演算に用いる誘導電動機の等何
回路を導くことから説明する。第１図は公知のＴ型等価
回路である。この等何回路では鉄損を考慮していないが
、その誤差は実用上さしつがえない。この回路方程式は
下式で与えられる。

′電流を下式によっ゛て変換する。

こ＼に、αは任意の定数である。（２）式をｆｌ、）式
に代入して得られる式の両辺に、左側から（２）式の変
換行列を乗じて、下式を得る。

この式はマトリックスの乗算をイテなうと、仄の弐とな
る。

：４）式に相当する回路は第２図となる。この回路で−
次Ｉ４Ｌ圧■ｌと一次電流１１とは元のま＼で、二次型
定数αを宮んでいるが、−次端子から見たインピーダン
スはαに無関係で、第１図のＴ型等価回路のインピーダ
ンスと等しい。第２図の回路は任意層数αを含んでいる
ので、誘導ｔ上動様の等価回路は唯一ではなくて、無限
に多数あることになる。

この意味で第２図の合価回路を一般Ｔ型等価回路と名付
けることとする。

第２図の一般Ｔ型等価回路で任意定数αを下式のように
定める。

　Ｉｌｌ そうすると第２図の一般Ｔ型等価回路は第３図の回路と
なる。この回路の特徴は一次側に漏れリアクタンスが無
いことである。この回路を非対称Ｔ−ＩＩ型等価と名伺
けることとする。

Ｔ−■型回路は一次痛子′電圧による訪尋酸動機トルク
の連名制御に適している。これについて説明すると、第
３図のｉ’　−ｎ　ｕ回路では下式が成立する。

励磁電圧　ｎＩ＝ｊ　ｘｍ　ＩＯ（６）−次端子電圧　
ｖ、＝Ｑ１＋均↑１　　　　　（力（Ｐは極対数）（８
） 本発明による電圧型制御ｄ１１では、ＩｈＪＪ磁電流ｉ
ｏが一定になるように制御する。その理由は励磁リアク
タンスは人外いので、これを流れる励磁電流ｉ。に過渡
現象が発生すると、その滅裂時定数は大きくて、速やか
な応答が得られないからである。ｊ助歿市流↑０の大＠
き１ｏが一定であるので、↑０は下式のようになる。

■。−ρ１（Ｉｅ””　　　　　　　　　＋９１こ＼に
ωは′電源の角周波数である。（９）式を（６）式に代
入すると、下式を得る。

Ｅ＝ｊ　ωＬｍｙ２’Ｌ）ｅ””　　＝　　Ｋ　ωｅ　
　””　　　　　　　　　　　　Ｑｔ＋）こ＼にωＬｍ
＝ｘｍ：ｌ”、Ｌｍは励磁インダクタンスで、Ｋ＝ｊＬ
ｍρ１ｏであって、Ｋは定数である。（８）式において
リアクタンスは電源角周波数ωを含むので、励磁電流の
値Ｉ。が一定であると、（８）式はすべり角周波数Ｓω
のみの関数である。−例として定格周波数が５０Ｈ２の
標準型誘４電ｌＪＪ機について、（８）式のトルクＴを
すベシ周波数ｓｆの関数として図示すると、第４図を得
る。定格トルクの６倍程度まで、Ｔとｓｆの関係ははソ
直線的である。（７）式よシー次端子′電圧Ｖｘ’ｃ算
定するためには、−次組流１里を先ず扉定しなければな
らない様に見えるが、？１のよネ定は第５図の回路によ
ってＥｌ＋ｋ　Ｉｔ　　としてアナログ回路的に定める
ことができる。勿論（７）式をマイコンによって、ディ
ジタル的に算定することもできる。

ｄ２＃、電動機が駆動する制御対象が、その同転速度で
あっても、また軸の回転位置であっても、あるいはその
イ也の９勿理址であっても、誘尋電動機自身のなかで制
御される状態変数はそのトルクである。いま誇碑電動機
が工作機の数値制御に用いられて、制御対象が軸の角位
ｆｍｘであるとして、本発明の詳細な説明する。第６図
のブロック接続図において、圧端より位置指令Ｘｆが与
えられ、これと右端の位置検出器よシの信号Ｘとの差Δ
Ｘがトルク指令演算器によって、トルク指令１ｆ、ＶＣ
変形される・　ト″り指令ｌ１ｌｒからはすベシ周波数
演算器ＫＴによって（８）式に基づいて、所要のすべ９
周波数ｓｆが算出される。しかし第４図に示したように
、Ｔとｓｆとは実用上１は線的関係があるとしてよいの
で、すベシ周波数演規４器１（Ｔは足係数乗算器でもよ
い。つぎに肪導亀動磯の速度検出器よシ得られる実速度
周波数ｆｍをすべり周波数ｓｆに加算して、所要の電源
周波数ｆが僧られる、定係数器Ｋによってａ（２）式の
にωの因子が得られ、」ωを 一方ベクトル発振器はｆｆｒ：９けてｅ　　全発生し、
つぎに乗算器によってＥ＝にωｅ　ｊｃｕｔが定まる。

これ以降の回路部分は第５因の演算回路と同じで、（７
）式の演算を行って得られる一次端子″Ｆｉｌ圧※１の
指令によって３相のパルス幅変調のインバーターを制御
して、所要の一次端子電圧Ω１が得られ、６イ４］亀圧
Ｖ１が？ｊ）嗜、電動機のｙ涌子に加えられて所要のト
ルクを誘４Ｆ′屯動トシは発生する。第６図は６相誘導
電動機によって例示してりるが、相数は６相にこだわら
ず、２相拭あるいはその他の相数の誘導電動（銭でもよ
い。

〈発すノの効果〉 上述したところの本発明は、以下のような効果を持つも
のである。

（１）従来のベクトル制御方式は一次電流を制御する電
流型制御であるが、本発明の制御方式は一次端子電圧を
制御する温圧型制御である。

（２）制御回路の侮成が従来のベクトル副側１よシも非
常に簡単になる。

（３）　　インバーターも電圧出力型となるので、イン
バーター自身が単純になる。

（４）大きな励磁インダクタンスでは過渡現象が発生し
ないように、励磁電流を、その大きさを一定に、かつ連
続的に制御するので、制御上の誤差で発生する屯気的過
段現縁の減衰が速くて、制御の連応性が非常によくて、
ベクトル制御される誘導電動機、あるいは従来の直流機
よシも一般に連応性を高くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の対称Ｔ型等価回路、第２図は任意定数α
を含む一般Ｔ型等価回路、第３図は本発明の基礎となる
新しい非対称Ｔ−［型等価回路、第４図は非対称Ｔ−１
等価回路による本発明のトルク−すべυ周波数曲線、第
５図は本発明の一次端子電圧演算回路、第６図は本発明
による誘導電動機制御を用いた位置制御のブロック図で
ある。 二二次漏れリアクタンス、ｘｍ、ｘｍ　　：励磁リアク
タンス、ｆ：電蝕周波数、Ｓ：すべり、Ｔ：トルク、Ｘ
：位置、■Ｍ：誘導電動機。 特許出願人　　　　山　村　　　昌　外１名代理人　弁
理士　　辻　　　　　實　外１名菓　１　圀 穿　２　＠ 穿３　図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　誘導電動機に対するトルク指令値、並びに前
   記誘導機の実速度に基いて、前記誘尋゛亀動機の一次端
   子電圧を制御することによって前記誘導電動機のトルク
   を制御する誘導電動機の゛電圧型制御方式において、Ｋ
   を定数、トルク指令値より足まるすべ多角周波数Ｓωと
   誘導電動機の実角速度ωｍの和とじ′Ｃ得られる一次角
   周波数をω、ｒｌを一次巻線抵抗、ｉｌを一次電流とす
   る場合に、上記−次端子電圧Ｖ１を Ｖｌ　＝　Ｋｏ　ｅ　””−１−ｒｌＬとして力えるこ
   とを特徴とする誘４電動機の制御方式。 （２＋　　特ｉｆ請求の１７１１）門弟（１）項記載の
   演算を一次電流ｔ１をフィードバックして、係数ｒ１の
   乗算器を通じてアナログ回路的に行なう制御方式。