JPS60219983A - 誘導電動機の駆動制御装置 - Google Patents

誘導電動機の駆動制御装置

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JPS60219983A
JPS60219983A JP59072902A JP7290284A JPS60219983A JP S60219983 A JPS60219983 A JP S60219983A JP 59072902 A JP59072902 A JP 59072902A JP 7290284 A JP7290284 A JP 7290284A JP S60219983 A JPS60219983 A JP S60219983A
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JP
Japan
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vector
torque
current
calculator
induction motor
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Pending
Application number
JP59072902A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhito Nakahara
和仁 中原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60219983A publication Critical patent/JPS60219983A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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

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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は誘導電動機の駆動制御装置、特に軽負荷時の
電動機損失(ここでは、専ら銅損を対象とする)を低減
しうる駆動制御装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
誘導電動機(単に、モータともいう。)をインバータ等
の電力変換装置により駆動する場合、負荷や周波数条件
によらずモータの磁束を一定に保つ手法が広く採用され
ている。このような手法の中には、モーター次電流11
を磁束と同方向の電流成分(磁化電流IM)と、これと
直角な電流成分(トルク電流IT)とに分けて互いに独
立に制御する、いわゆるベクトル制御方式による磁束一
定制御や、モータの端子電圧と周波数とを予め定めた特
性にしたがって制御する、いわゆる電圧/周波数(V/
F)一定制御等が良く知られている。
しかし々から、これらの手法は、一般に出力トルクτに
ついては注意が払われているが、モータ損失PLに対し
てはあまり注意が払、われていないのが現状である。
第1図は誘導電動機の等価回路の一例を示す回路図であ
る。同図において、r1tr2は抵抗、tmは相互イン
ダクタンス、tσは一次、二次洩れインダクタンスで、
これらはモータに固有の定数である。また、11はモー
ター次電流、1Mは磁化電流、鴨はトルク電流、Sはす
べり、vFiモータ端子電圧である。
いま、これらのM、tを用いてモータ損失PL、トルク
τ、すべり角周波数ω、tおよび一次電流11を表わす
と、 Pt−r111′+r2iT2・・曲(1)の如(なる
。なお、PPは極対数を表わし、すべり角周波数ω、t
は、 ω5t=2πfs(f;モータ周波数)として表わされ
る。ここで、銅損PLをめるべく、まず、(4)式を用
いて(1)式から11を消去するPt”−rl (iM
” + iT” ) + r2’T””” rx IM
” +(r1+ 12 )IT” ”””(5)となる
。一方、(2)式を用いて(3)式からω、tを消去す
ると、 となるので、(6)式を(5)式に代入すると、PL−
r1iM2+(rl+r2)(PPtrniM)2・・
・・・・(7) の如く光わすことができる。
ここで、次表の如き仕様と定数をもつモータの銅損特性
を示すと、第2図の如く力る。ここに、同図の縦軸は銅
損(単位はワット)を表わし、横軸線定格出力トルクを
1とした場合の割合を表わしている。また、同図におい
て、点線ptxは磁化電流IMが一定のとき(磁束一定
時)の銅損特性を、また、実線PL2は上記(7)式が
最小となるように磁化電流IMを として制御したときの損失特性をそれぞれ示している。
表 つまり、磁束一定として制御したときの方が損失が大き
く、これはトルクが大きいとき、小さいときにそれぞれ
顕著になることがわかる。
〔発明の目的〕
この発明はこのような事情のもとになされたもので、特
に軽負荷時における鰐導電動機の損失を小さくし得る駆
動制御装置を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
誘導電動機電流を内部磁束に平行な磁化電流成分と、こ
れに直交するトルク電流成分とにわけてベクトル制御す
る場合に、トルクまたはトルク電流指令値にもとづいて
磁化電流指令値をめ、これとトルク電流成分とにもとづ
いて制御を行なうよプにしたものである。
〔発明の実施例〕
この発明の詳細な説明する前に、まず、その原理につい
て説明する。
上記(7)式の如く表わされる銅損Ptが最小となる条
件は、開式を1M′で微分してこれが零となるiMeD
値をめることによって得られる。つまり、 であるから、 としてめられる。そこで、これを(7)式に代入すると
、 となる。
ここで、(8)式に(2)式のτを代入すると、となっ
て、 が得られるので、これを(3)式に代入すると、となり
、 を得ることができる。したがって、このaυ式を(3)
式に代入して1とITとの比をめると、なる関係式が得
られる。
つまり、誘導電動機の銅損Ptを最小にするには、磁化
電流iMとトルクτまた杜トルク電流lTとの間に(8
)式または02式の如き関係を持たせればよいことがわ
かる。そこで、この発明では、トルク指令値?またはト
ルク電流指令(liiT*から磁化電流指令K I M
 ”を演算し、この演算結果を用いて制御を行なお5と
するものである。
ところで、磁化電流”M7)ルク電流ITについては、
前述の如きベクトル制御を行な5場合に主として扱われ
る量であることから、周知の技術ではあるが、ここでベ
クトル制御方式の代表的な例を挙げて説明する。
第3図は、誘導電動機のベクトル制御装置の構成例を示
すブロック図であり、第4図は誘導電動機の交流理論に
基づく空間ベクトル図(1相分)である。
第3図および第4図を参照する。第3図に示すベクトル
制御装置の基本思想は、第4図の空間ベクトル図かられ
かるよプに、誘導電動機19の固定子の起磁力ベクトル
に対応する固定子電流の空間ベクトル11を、磁束ベク
トルφ2と同一方向の成分IMと直角方向の成分iTと
に分離して各成分を互いに独立に制御することにより、
誘導機に直流機と同等の制御性能を持たせようとすると
ころにある。この場合に成分IMは、直流機の界磁電流
に相当するので励磁分電流と呼ばれ、ITは直流機の電
機子電流に相当するのでトルク分電流と呼ばれる。第4
図のベクトル図では、誘導電動機の回転軸を原点0とし
、固定子a相巻線軸をα軸、これに直角な軸をβ軸とす
る固定の直交座標系と、同じ点Oを原点とし磁束軸をM
軸、これに直角な軸をT軸とする回転する直交座標系と
が示されている。固定の直交座標系のα軸に対して、固
定子電流ベクトル11、磁束ベクトルφ2および回転子
a相巻線軸はそれぞれ図示の如く、ε。
ψおよびθの角度を有し、この角度は言うまでもなく時
間と共に変化する角度である。
第3図の装置によれば、磁束の大きさの実際値φを目標
値φ0に一致させる働きをする磁束調節器11によって
励磁分電流の目標値iMIが与えられる。また、速度検
出器(タコダイナモ)22からの速度実際値nを速度目
標@n”に一致させる働きをする速度調節器12が発生
するトルク目標値を、割算器13にて、磁束実際値φで
割算することによってトルク分電流の目標iiT”をつ
くり出している。回転する直交座標系上の2つの互いに
直交する成分、M*、iT*とじて与えられた固定予電
流の目標ベクトルは、磁束ベクトルφ2の単位ベクトル
(cosψ、 sinψ)と共にベクトル回転器14に
導かれる。ベクトル回転器14は、目標ベクトル(jM
”、i♂)を磁束単位ベクトル(COSψ。
S」ψ)の助けにより、α−β直交座標系の目標ベクト
ル(11((,11/”)に座標変換する。
この座標変換は次式にしたがって行なわれる。
さらに目標値11a>’1/”は相数変換器15によっ
て次式にしたがって3相の目標値18* 、 15* 
、 、o*に変換される。
目標値1a” 11♂、io* はそれぞれ電流調節器
16a。
16b、 16cに導かれる。各調節器16a、 16
b、16cつて検出されるサイクロコンバータ17の各
相出力電流実際値1 a 、I B s l cをそれ
ぞれ目標値ia*。
、b*、i、* に一致させる働きをする。
このようにして所望のベクトル制御が行なわれるのであ
るが、今までの説明から分るように、こφ2βは、それ
ぞれ と表わすことができるが、第3図の例では、ベクトル回
転器14は磁束ベクトルφ2の単位ベクトルのα−β軸
成分cosψ、sinψを必要とし、また磁束調節器1
1および割算器13は磁束ベクトルφ2の大きさφに相
当する入力を必要とする。
第3図に破線枠20で示されている装置がとのよ5な磁
束ベクトルを演算により間接的に検出するだめのもので
あって、励磁分電流およびトルク分電流の目標値i)、
4*、i、1.*から演算によりφ。
CO59+およびsinψをめていることから、′電流
モデル方式″による磁束ベクトル演算器と呼ばれている
。この磁束ベクトル演算器20は、まず誘導機の固定子
回路と回転子回路との間の相互インダクタンスtmに相
当するゲインと誘導機の回転子回路の電気的時定数T2
に相当する時定数を有する一次遅れ要素201を備え、
この−次遅れ要素201に、励磁分電流目標値iM*を
入力することによって回転子回路の鎖交磁束ベクトルφ
2の大きさφに相当する出力を取り出すととができる。
−次遅れ要素201の出力は、既に述べたように、磁束
実際値φとして磁束調節器11および割算器13に導か
れる。さらに、磁束ベクトル演算器20は、回転子回路
の時定数T2と相互インダクタンスtmとの比に相当す
るゲインを有する比例要素202を備えていて、この比
例要素202の入力は一次遅れ要素201の出力である
。したがって比例要素202の出力は(T 2 / t
rn )φである。さらに割算器203が設けられて(
・て、この割算器203は、トルク分電流目標匝i♂を
比例要素202の出力(T 2 / tm )φで割算
して、にて衣わすことのできるスリップ周波舷ω5t(
=dψ/dt−dθ/dt)に相当する出力は二相積分
器(二相正弦波発振器)204に導かれる。
二相積分器204は入力電圧ω5tに相当する周波数と
1の大きさを有する二相正弦波形の出力cosλ。
sinλを発生する。この場合に、ω5t=dψ/di
−dθ/dt 人る関係から λ=fω、tdt=ψ−θ (17) なる関係がある。二相積分器204の出力cosλ。
sinλは回転子位置を表わす単位ベクトルcosθ、
 sinθと共にベクトル回転器205に導かれる。単
位ベクトルcosθ、 sinθは、銹導電動機19の
回転子軸に結合された回転子位置検出器2工および演算
回転子位置演算器30Vこよ・りて検出される。ベクト
ル回転器205は、 なる演算により、単位磁束ベクトルのα、β軸成分co
sψ、 sinψを発生する。ベクトル回転器205の
出力cosψ、 sinψは、既に述べたようにベクト
ル回転器14による座標変換のために用いられる。
以上が誘導電動機19の既知のベクトル制御装置の大要
である。
外お、磁束ベクトル演算器200基本g理を導き出すた
めの誘導機の等価モデルおよびそのモデル式の誘導法等
については、この発明と直接の関係がないので説明を省
略するが、詳細を知りたければ1979年3月16日に
電気学会研究会(電力応用研究会)において「サイクロ
コンバータ給電交流可変速駆動方式と変換装置容量」と
題して鈴木幹二 外2名により発表された資料(EPA
−79−3)を参照されたい。
第5図はこの発明の実施例を示す構成図、第5A図は第
5図の磁化電流演算器の具体例を示すブロック図である
第5図からも明らかなよ5に、この実施例は、第3図で
説明した如きベクトル制御方式において、磁化電流演算
器5を設けた点が特徴である。その詳細は第5A図に示
されるように、絶対値演算器51、比例要素52および
上限リミッタ53等より構成され、比例要素52の定数
は、 となるように選ばれる。なお、r12r2は前出の抵抗
で、モータ定数である。そして、演算器5には、速度調
節器12の出力であるトルク電流指令値iTI が入力
されているので、その出力からは、なる量が得られる。
これは、すなわち、先の04式の関係からt y、 (
s bi” )の値を表わしていることが゛わかる。し
たがって、トルク電流指令値i♂と、これをもとにして
演算される磁化電流指令値iM*とによって、ベクトル
制御を行なうことができる。
なお、上限リミッタ53は、負荷の増大とともに、モー
タが過励磁になるのを防止するために設けられ、その設
定値は磁化電流の定格値である。
第6図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第6A図
は第6図における磁化電流演算器の具体例を示すブロッ
ク図である。
これらの図からも明らかなように、この実施例は、磁化
電流指令値をiM*をトルク指令値τゝかも(8)式の
如き関係によってめるよ5にした点が特徴であり、した
がって、第6A図の比例要素52の定数は、 の如く選ばれる。なお、その他の点は先の実施例と同様
であり、また、リミッタ53の作用についても同様であ
る。
〔発明の効果〕
この発明によれば、誘導電動機の磁化電流IMを、トル
ク電流iアまたはトルクτからαのまたは(8)式を利
用してめるようにしているため、モータの損失、特に銅
損を負荷の低減率に比例して低減させることができ、し
たがって省エネルギーを。
図ることが可能となる利点がもたらされるものである。
また、こ5することによって、転負荷時には弱め界磁方
式となり、結果的に鉄損をも低減することができる。
つまり、負荷が大きい場合は過励磁となる可能性があっ
て損失を最少にすることはできないが、通常運転時には
殆んどモータに負荷がかNもないよ5匁対象に適用して
効果を発揮するものということができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘導電動機の等何回路の一例を示す回路図、第
2図は誘導電動機の銅損特性を示す特性図、第3図は誘
導電動機のベクトル制御装置を示す構成図、第4図は誘
導電動機の磁束と電流との関係を示すベクトル図、第5
図はこの発明の実施例を示す構成図、第5A図は第5図
における磁化電流演算器の具体例を示すブロック図、第
6図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第6A図は
第6図における磁化電流演算器の具体例を示すブロック
図である。 符号説明 5・・・・・・磁化電流演算器、11・・・・・・磁束
調節器、12・・・・・・速度調節器、13,203・
・・・・・割算器、14.205・・・・・・ベクトル
回転器、15・・・・・・2相/3相変換器、16a〜
16c・・・・・・電流調節器、17・・・・・・サイ
クロコンバータ、18a〜18C・・−・・・電流検出
器、19・・・・・・誘導電動機、20・・・・・・磁
束ベクトル演算器、21−・・・・・位置検出器、22
・・・・・・速度検出器、30・・・・・・回転子位置
演算器、51・・・・・・絶対値演算器、52,201
,202・・・・・・比例要素、53・・・・・・リミ
ッタ、54・・・・・・平方根演算器、204−・・・
・・二相正弦波発振器。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 M+rg rlE2 図 第5A図 第6図 第6A図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)誘導電動機の電流を内部磁束に平行な磁化電流成分
    とこれに直交するトルク電流成分とに分けてベクトル制
    御する誘導電動機の駆動制御装置において、該磁化電流
    成分をトルクまたはトルク電流成分と電動機定数とから
    演算する演算手段を設け、該演算された量とトルク電流
    成分とにもとづいて制御を行な5ことを特徴とする誘導
    電動機の駆動制御装置。 2)前記磁化電流成分が予め定められた所定値以上にな
    らないように制限して制御を行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の誘導電動機の駆動制御装置
JP59072902A 1984-04-13 1984-04-13 誘導電動機の駆動制御装置 Pending JPS60219983A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0223085A (ja) * 1988-07-06 1990-01-25 Toyota Motor Corp 誘導電導機の制御方法
JPH0223086A (ja) * 1988-07-06 1990-01-25 Toyota Motor Corp 誘導電導機の制御方法
JPH0232788A (ja) * 1987-06-12 1990-02-02 Hitachi Ltd 誘導電動機の制御方法
JPH06225574A (ja) * 1994-01-10 1994-08-12 Hitachi Ltd 電動機の制御方法及び装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0232788A (ja) * 1987-06-12 1990-02-02 Hitachi Ltd 誘導電動機の制御方法
JPH0223085A (ja) * 1988-07-06 1990-01-25 Toyota Motor Corp 誘導電導機の制御方法
JPH0223086A (ja) * 1988-07-06 1990-01-25 Toyota Motor Corp 誘導電導機の制御方法
JPH06225574A (ja) * 1994-01-10 1994-08-12 Hitachi Ltd 電動機の制御方法及び装置

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