JPS60139187A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御装置Info
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- JPS60139187A JPS60139187A JP58250394A JP25039483A JPS60139187A JP S60139187 A JPS60139187 A JP S60139187A JP 58250394 A JP58250394 A JP 58250394A JP 25039483 A JP25039483 A JP 25039483A JP S60139187 A JPS60139187 A JP S60139187A
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- Japan
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- magnetic flux
- model
- temperature
- temperature model
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
- H02P21/16—Estimation of constants, e.g. the rotor time constant
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
- H02P2207/01—Asynchronous 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特に２次抵抗値の補正手段を備えてトルク精
度を向上させたベクトル制御装置に関するものである。
度を向上させたベクトル制御装置に関するものである。
ベクトル制御は、誘導電動機の１次電流とすべり周波数
を制御することにより直流電動機と同等のトルク精度、
応答を得る制御方法である。
を制御することにより直流電動機と同等のトルク精度、
応答を得る制御方法である。
誘導電動機をベクトル制御によってトルク制御する場合
、下記＋１１式の関係によって誘導電動機のすべり周、
波数と電流を与える。しかし、電動機定数が実際値と異
なると、励磁電流、とすべり周波数とが独立に制御でき
なくなり、トルク精度及び応答性が低下する。
、下記＋１１式の関係によって誘導電動機のすべり周、
波数と電流を与える。しかし、電動機定数が実際値と異
なると、励磁電流、とすべり周波数とが独立に制御でき
なくなり、トルク精度及び応答性が低下する。
ｆｓ ＝Ｒ２・Ｉ２ ／ （２π・Ｍ−１ｍ ）−・−
（１）式但し、ｆｓ：すべり周波数 Ｒ２：２次抵抗値 Ｍ：相互インダクタンスＩ＋ｎ ：
励磁電流 ■２：２次電流 つまり、モータ定数である相互インダクタンスと２次抵
抗値を正確に設定することが重要である。
（１）式但し、ｆｓ：すべり周波数 Ｒ２：２次抵抗値 Ｍ：相互インダクタンスＩ＋ｎ ：
励磁電流 ■２：２次電流 つまり、モータ定数である相互インダクタンスと２次抵
抗値を正確に設定することが重要である。
しかし、２次抵抗値はモータ温度によって大きく変化す
るので、モータ温度の変化に伴い２次抵抗値を補正する
ことがベクトル制御を正確に行なう上で望ましい。
るので、モータ温度の変化に伴い２次抵抗値を補正する
ことがベクトル制御を正確に行なう上で望ましい。
従奉、２次抵抗値補正の方法としては、（ａ）１次電流
と回転子の熱定数を用いて温度による２次抵抗値の変化
を修正する方法（以下温度モデルという）。
と回転子の熱定数を用いて温度による２次抵抗値の変化
を修正する方法（以下温度モデルという）。
山）モータ端子電圧からトランスを介して２次鎮交磁束
をめて、磁束指令との偏差によって２次抵抗値を補正す
る方法（以下磁束モデルという）。
をめて、磁束指令との偏差によって２次抵抗値を補正す
る方法（以下磁束モデルという）。
が考えられるが、前者の温度モデルでは、熱定数は回転
数や冷却条件によって変化するので全運転範囲にわたり
精度良く２次抵抗値を修正することができないという問
題がある。また、後者の磁束モデルでは、電圧検出用ト
ランスを使用するため、低周波で不安定になり、磁束演
算ができなくなるという問題がある。
数や冷却条件によって変化するので全運転範囲にわたり
精度良く２次抵抗値を修正することができないという問
題がある。また、後者の磁束モデルでは、電圧検出用ト
ランスを使用するため、低周波で不安定になり、磁束演
算ができなくなるという問題がある。
（発明の目的〕
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し、磁束モ
デルと温度モデルとを効果的に組み合わせることによっ
て広範囲な速度で、かつあらゆる運転モードで正確に２
次抵抗値を補正することを目的とするものである。
デルと温度モデルとを効果的に組み合わせることによっ
て広範囲な速度で、かつあらゆる運転モードで正確に２
次抵抗値を補正することを目的とするものである。
本発明のベクトル制御装置は、誘導電動機の２次鎮交磁
束の検出値と指令値との偏差によってすべり周波数を補
正する手段と、誘導電動機の１次電流と回転子の熱定数
から推定した２次抵抗値によってすべり周波数を補正す
る手段とを備えたことを特徴とするものである。
束の検出値と指令値との偏差によってすべり周波数を補
正する手段と、誘導電動機の１次電流と回転子の熱定数
から推定した２次抵抗値によってすべり周波数を補正す
る手段とを備えたことを特徴とするものである。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の構成を示すブロック図であり、（１）
は電源、（２）はインバータ、（３）は誘導電動機、（
４）はパルスジェネレータ、（５）は１次電流演算回路
、（６）は２相正弦波発振器、（７）及び（８）は定数
設定器、（９）は割算器、０呻は磁束演算回路、（１１
）はモード判別器、（１２）は第１のモードスイッチ、
（１３）は磁束制御器、（１４）は温度推定器、（１５
）は第２のモードスイッチ、（１６）は掛算器である。
は電源、（２）はインバータ、（３）は誘導電動機、（
４）はパルスジェネレータ、（５）は１次電流演算回路
、（６）は２相正弦波発振器、（７）及び（８）は定数
設定器、（９）は割算器、０呻は磁束演算回路、（１１
）はモード判別器、（１２）は第１のモードスイッチ、
（１３）は磁束制御器、（１４）は温度推定器、（１５
）は第２のモードスイッチ、（１６）は掛算器である。
本発明の特徴とするところは、第１図の一点鎖線で囲ん
だブロックであり、磁束演算回路顛は電流値りと電圧値
υとから磁束φをめるものである。どの演算によってめ
２られた磁束φは、磁束指令値φ＊と比較され、その偏
差は第１のモードスイッチ（１２）の常閉端子に入力さ
れ、常時はそのコモン端子より磁束制御器（１３）に入
力される。
だブロックであり、磁束演算回路顛は電流値りと電圧値
υとから磁束φをめるものである。どの演算によってめ
２られた磁束φは、磁束指令値φ＊と比較され、その偏
差は第１のモードスイッチ（１２）の常閉端子に入力さ
れ、常時はそのコモン端子より磁束制御器（１３）に入
力される。
磁束制御器（１３）は積分器で構成され、その出力は第
２のモードスイッチ（１５） 雄接続され、常開接点を
介して温度推定器（１４）の初期値入力とされる。この
温度推定器（１４）は、実際の回路構成としては１次遅
れ要素で構成される。温度推定器（１４）は、電流値Ｌ
ｕ、−４ｖからＬ２Ｒ換算で温度上昇を推定するもので
あり、その出力は前記の磁束制御器（１３）の出力と加
算され、その和とすべり周波数指令ωＳが掛算され、そ
の出力ΔωＳとωへを加算したすべり周波数ωＳ・とミ
誘導電動機（３）の回転゛周波数ωｒとの和から得られ
る１欠周波数ω１が２相正弦波発振器（６）に与えられ
、これによって発振された２相の正弦波 ｓｉｎω１ｔ
とｃｏｓω１ｔが１次電流演算回路（５）に入力される
ことになる。
２のモードスイッチ（１５） 雄接続され、常開接点を
介して温度推定器（１４）の初期値入力とされる。この
温度推定器（１４）は、実際の回路構成としては１次遅
れ要素で構成される。温度推定器（１４）は、電流値Ｌ
ｕ、−４ｖからＬ２Ｒ換算で温度上昇を推定するもので
あり、その出力は前記の磁束制御器（１３）の出力と加
算され、その和とすべり周波数指令ωＳが掛算され、そ
の出力ΔωＳとωへを加算したすべり周波数ωＳ・とミ
誘導電動機（３）の回転゛周波数ωｒとの和から得られ
る１欠周波数ω１が２相正弦波発振器（６）に与えられ
、これによって発振された２相の正弦波 ｓｉｎω１ｔ
とｃｏｓω１ｔが１次電流演算回路（５）に入力される
ことになる。
モード判別器（１１）の動作について述べると、１欠周
波数ω１が小さくなった場合、即ち誘導電動機（３）の
回転が基準よりも゛低くなった場合には、モード判別器
（１１）でそれを検知し、第１のモードスイッチ（１２
）にＡ出力を出すと共に、第２のモードスイッチ（１５
）にＢ出力を出す。なお、この実施例では、低速度のみ
ならず軽負荷においても温度モデルに移行させることと
したので、軽負荷でもモード判別器（１１）が作動する
。
波数ω１が小さくなった場合、即ち誘導電動機（３）の
回転が基準よりも゛低くなった場合には、モード判別器
（１１）でそれを検知し、第１のモードスイッチ（１２
）にＡ出力を出すと共に、第２のモードスイッチ（１５
）にＢ出力を出す。なお、この実施例では、低速度のみ
ならず軽負荷においても温度モデルに移行させることと
したので、軽負荷でもモード判別器（１１）が作動する
。
従って、電動機が低速及び軽負荷でない場合は、モード
判別′器（１１）の出力はオフ状態であるため、磁束φ
と磁束指令φ＊との偏差はそのまま磁束制御器（１３）
に入力され、Δω、φを゛出力し、磁束モデルによって
温度モデルが補□正された形で補正が行なわれる。次に
電動機が低速あるいは軽負荷になった場合には、モード
判別器（１１）、の出力がオンとなるため、第１及び第
２のモードスイッチ（１２）、（１５）が切り替わり、
磁束制御器（１３）の入力は０となり、また第２のモー
ドスイッチ（１５）を介して切り替え直前の磁束制御器
（１３）の出力が温度推定器（１４）の初期値としてセ
ットされ、温度モデルのみの補正がなされることになる
。
判別′器（１１）の出力はオフ状態であるため、磁束φ
と磁束指令φ＊との偏差はそのまま磁束制御器（１３）
に入力され、Δω、φを゛出力し、磁束モデルによって
温度モデルが補□正された形で補正が行なわれる。次に
電動機が低速あるいは軽負荷になった場合には、モード
判別器（１１）、の出力がオンとなるため、第１及び第
２のモードスイッチ（１２）、（１５）が切り替わり、
磁束制御器（１３）の入力は０となり、また第２のモー
ドスイッチ（１５）を介して切り替え直前の磁束制御器
（１３）の出力が温度推定器（１４）の初期値としてセ
ットされ、温度モデルのみの補正がなされることになる
。
第２図は、モード判別器（１１）の作動領域を説明する
ｉための図であり、横軸には電動機の１次周波数指令（
回転速度）、縦軸には２次電流指令をとっている。この
実施例では、高速から低速に移行する境界値を２．５■
２．軽負荷に移行する境界値を定格負荷の１０％とした
。この図において斜線で示す１囲は、モード判別器（１
１）の出力信号Ａがオンする範囲、即ち磁束、温度モデ
ルが併用される範囲であり、±１０％負荷である軽負荷
の範囲は出力信号Ａがオフする範囲、即ち温度モデルの
みで動作する範囲であり、またー、←の部分は信号Ｂが
オンする場合、つまり磁束モデルで温度モデルを修正す
る場合である。
ｉための図であり、横軸には電動機の１次周波数指令（
回転速度）、縦軸には２次電流指令をとっている。この
実施例では、高速から低速に移行する境界値を２．５■
２．軽負荷に移行する境界値を定格負荷の１０％とした
。この図において斜線で示す１囲は、モード判別器（１
１）の出力信号Ａがオンする範囲、即ち磁束、温度モデ
ルが併用される範囲であり、±１０％負荷である軽負荷
の範囲は出力信号Ａがオフする範囲、即ち温度モデルの
みで動作する範囲であり、またー、←の部分は信号Ｂが
オンする場合、つまり磁束モデルで温度モデルを修正す
る場合である。
このモード判別器（１１）の出力により、下記の各運転
条件について２次抵抗値の補正動作が行なわれる。
条件について２次抵抗値の補正動作が行なわれる。
（ｉ）高速運転での補正動作
温度モデルと磁束モデルを併用するので、運転条件が異
なることによって発生する温度モデルの誤差を磁束モデ
ルで修正する。
なることによって発生する温度モデルの誤差を磁束モデ
ルで修正する。
（ｉｉ ）低速運転での補正動作
温度モデルを低速運転のモードに合わせておくことによ
って磁束モデルを使わずに精度よく２次抵抗値を補正す
ることができる。
って磁束モデルを使わずに精度よく２次抵抗値を補正す
ることができる。
（ｉｉｉ ）高速から低速運転への移行動作温度モデル
は低速運転のモードに合わせているために、高速運転中
に温度モデルによる２次抵抗値の補正に誤差を生ずるが
、高速運転から低速運転のモードに移行するときに、磁
束モデルが修正していた温度モデルの誤差分を温度モデ
ルに移す。
は低速運転のモードに合わせているために、高速運転中
に温度モデルによる２次抵抗値の補正に誤差を生ずるが
、高速運転から低速運転のモードに移行するときに、磁
束モデルが修正していた温度モデルの誤差分を温度モデ
ルに移す。
磁束モデルによって温度モデルを修正する方法は次の通
りである。 。
りである。 。
（２）式は温度モデルに用いる式である。なお、この温
度モデルは低速運転についてシュミレートしΔＲ２θ：
温度モデルによる２次抵抗値補正量ＫＭ＋低速運転時の
回転、子温度上昇値ＴＭ：低速運転時の回転子温度時定
数 １皿 ：誘導電動機の１次電流 である。
度モデルは低速運転についてシュミレートしΔＲ２θ：
温度モデルによる２次抵抗値補正量ＫＭ＋低速運転時の
回転、子温度上昇値ＴＭ：低速運転時の回転子温度時定
数 １皿 ：誘導電動機の１次電流 である。
高速運転から低速運転に変更するときに行なゎれる、高
速運転中に生じた温度モデルの誤差を修正する方法につ
いて第３図を参照しながら説明する。ただし、１次電流
は一定とする。
速運転中に生じた温度モデルの誤差を修正する方法につ
いて第３図を参照しながら説明する。ただし、１次電流
は一定とする。
仮に、現在までのモータ運転時間をｔｌ とし、時刻を
里において磁束モデルが温度モデルの誤差ΔＲ２φを修
正しているとする。修正方法は、全２次抵抗値補正値Δ
Ｒ２φ＋ΔＲ２θから、モータ運転経過時間を修正する
ことになる。ここでは、ｔｌをｔ２時刻に修正する。そ
の結果、２次抵抗補正値が正確に修正されるのと同時に
、その以後に行なわれる温度モデルも精度良く動作する
ことになる。
里において磁束モデルが温度モデルの誤差ΔＲ２φを修
正しているとする。修正方法は、全２次抵抗値補正値Δ
Ｒ２φ＋ΔＲ２θから、モータ運転経過時間を修正する
ことになる。ここでは、ｔｌをｔ２時刻に修正する。そ
の結果、２次抵抗補正値が正確に修正されるのと同時に
、その以後に行なわれる温度モデルも精度良く動作する
ことになる。
第４図に試験結果を示す。試験条件は、２次電流指令を
１００％で一定とし、初期スリップを２．５５翫（初期
適正スリップは２．４Ｈｚ）とした。図中８曲線は温度
モデルが磁束モデルにより修正されたトルク特性、５曲
線は修正しない場合の温度モデルによるトルク特性、Ｃ
曲線は磁束モデルによる２次抵抗補正値、６曲線は磁束
モデルによって修正された２次抵抗補正値、０曲線は温
度モデルが修正されない場合の２次抵抗補正値を示すも
のである。
１００％で一定とし、初期スリップを２．５５翫（初期
適正スリップは２．４Ｈｚ）とした。図中８曲線は温度
モデルが磁束モデルにより修正されたトルク特性、５曲
線は修正しない場合の温度モデルによるトルク特性、Ｃ
曲線は磁束モデルによる２次抵抗補正値、６曲線は磁束
モデルによって修正された２次抵抗補正値、０曲線は温
度モデルが修正されない場合の２次抵抗補正値を示すも
のである。
試験結果について説明する。
■）初期スリップ設定値が適正値より大きめに設定され
たため、定格２次電流指令に対し定格トルクが発生して
いない。
たため、定格２次電流指令に対し定格トルクが発生して
いない。
■）磁束モデルの動作域に入ったので磁束モデルが温度
モデルの誤差を修正している。
モデルの誤差を修正している。
■）磁束モデルの動作域を外れたので、磁束モデルが温
度モデルの誤差修正を行なって動作停止している。温度
モデルの初期値が正しく再設定されたので、温度モデル
の単独動作でも十分な精度が出ている。
度モデルの誤差修正を行なって動作停止している。温度
モデルの初期値が正しく再設定されたので、温度モデル
の単独動作でも十分な精度が出ている。
■）上記の旧と同様、磁束モデルの動作域に入ったので
磁束モデルが温度モデルの誤差を修正している。しかし
、■）の場合と異なり、磁束モデルによる温度モデルの
誤差修正分が少ない、このことは、温度モデルの初期値
が正しく設定されると温度モデルの単独動作でもトルク
精度が保証で０ きることを示している。
磁束モデルが温度モデルの誤差を修正している。しかし
、■）の場合と異なり、磁束モデルによる温度モデルの
誤差修正分が少ない、このことは、温度モデルの初期値
が正しく設定されると温度モデルの単独動作でもトルク
精度が保証で０ きることを示している。
上述したように本発明によれば、
（ａ）磁束検出が可能な比較的高速回転数領域では磁束
モデルによってフィードバックによる２次抵抗値の補正
制御が行なわれるため、２次抵抗値の修正動作は正確に
行なわれる。
モデルによってフィードバックによる２次抵抗値の補正
制御が行なわれるため、２次抵抗値の修正動作は正確に
行なわれる。
山）磁束検出が困難な比較的低周波領域では、２次抵抗
値の温度を推定する温度モデルによって２次抵抗値の補
正動作が行なわれる。この温度モデルは低速回転数での
熱定数に限定され、さらに磁束モデル併用動作領域から
温度モデルでの偏差が、温度モデル単独作動時の初期条
件に加えられて、高速回転領域での冷却条件などの相違
による温度モデルの経歴誤差を修正する。
値の温度を推定する温度モデルによって２次抵抗値の補
正動作が行なわれる。この温度モデルは低速回転数での
熱定数に限定され、さらに磁束モデル併用動作領域から
温度モデルでの偏差が、温度モデル単独作動時の初期条
件に加えられて、高速回転領域での冷却条件などの相違
による温度モデルの経歴誤差を修正する。
このように、本発明によれば、全運転範囲にわたって精
度よく２次抵抗値の修正動作が行なわれ、正確なベクト
ル制御が実施できる結果、トルクを精度よく制御するこ
とができるという効果を奏するものである。
度よく２次抵抗値の修正動作が行なわれ、正確なベクト
ル制御が実施できる結果、トルクを精度よく制御するこ
とができるという効果を奏するものである。
１
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は本発明による動作切り換え領域を示す説明図、第３
図は温度モデル修正方法を説明する説明図、第４図は試
験結果を示す補正特性図である。 （１）：電源 （２）：インバータ （３）：誘導電動機 （４）８パルスジエネレータＴ５
） ： １次電流演算回路 ＋６１２２相正弦波発振器
＋７１． ＋８１７定数設定器 （９）：割算器０ω＝
磁束演算回路 （１１） ：モード判別器 （１２） ：第１のモードスイッチ （１３） ：磁束制御器 （１４） ＋温度推定器 （１５） ：第２のモードスイッチ （１６） ？掛算器 特許出願人 株式会社 安川電機製作所代理人 手掘
益（ほか２名） ２
図は本発明による動作切り換え領域を示す説明図、第３
図は温度モデル修正方法を説明する説明図、第４図は試
験結果を示す補正特性図である。 （１）：電源 （２）：インバータ （３）：誘導電動機 （４）８パルスジエネレータＴ５
） ： １次電流演算回路 ＋６１２２相正弦波発振器
＋７１． ＋８１７定数設定器 （９）：割算器０ω＝
磁束演算回路 （１１） ：モード判別器 （１２） ：第１のモードスイッチ （１３） ：磁束制御器 （１４） ＋温度推定器 （１５） ：第２のモードスイッチ （１６） ？掛算器 特許出願人 株式会社 安川電機製作所代理人 手掘
益（ほか２名） ２
Claims (1)
- １．２次電流指令値と磁束指令値に基づいて誘導電動機
に交流指令、を与えるベクトル制御装置において、誘導
電動機の２次鎮交磁束の検出値と指令値との偏差によっ
てすべり周波数を補正する手段と、誘導電動機の１次電
流と回転子の熱定数から推定した２次抵抗値によってす
べり周波数を補正する手段とを備えたことを特徴とする
誘導電動機のベクトル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250394A JPS60139187A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58250394A JPS60139187A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60139187A true JPS60139187A (ja) | 1985-07-23 |
| JPH0532999B2 JPH0532999B2 (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17207259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58250394A Granted JPS60139187A (ja) | 1983-12-23 | 1983-12-23 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60139187A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136228A (en) * | 1990-12-11 | 1992-08-04 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Induction motor vector control |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58190295A (ja) * | 1982-04-29 | 1983-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機のトルク制御装置 |
-
1983
- 1983-12-23 JP JP58250394A patent/JPS60139187A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58190295A (ja) * | 1982-04-29 | 1983-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機のトルク制御装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136228A (en) * | 1990-12-11 | 1992-08-04 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Induction motor vector control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0532999B2 (ja) | 1993-05-18 |
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