JPS6038956B2 - 交流電動機の可変速制御装置 - Google Patents
交流電動機の可変速制御装置Info
- Publication number
- JPS6038956B2 JPS6038956B2 JP56030590A JP3059081A JPS6038956B2 JP S6038956 B2 JPS6038956 B2 JP S6038956B2 JP 56030590 A JP56030590 A JP 56030590A JP 3059081 A JP3059081 A JP 3059081A JP S6038956 B2 JPS6038956 B2 JP S6038956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- motor
- control device
- torque
- variable speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/045—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
-
- 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
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/047—V/F converter, wherein the voltage is controlled proportionally with the frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は電流形ィンバータにより給鷲される交流電動
機の可変速制御装置に関するものであり、更に詳しくは
該電動機の固定子電流を磁束に平行な磁化電流成分と磁
束に直交するトルク電流成分とに分けて考え、両成分の
指令値から前記ィンバータの点弧角を制御するようにし
た制御装置の特性改善に関するものである。
機の可変速制御装置に関するものであり、更に詳しくは
該電動機の固定子電流を磁束に平行な磁化電流成分と磁
束に直交するトルク電流成分とに分けて考え、両成分の
指令値から前記ィンバータの点弧角を制御するようにし
た制御装置の特性改善に関するものである。
一般にィンバータは低周波領域では転流間隔が長くなる
ため高速応答が得られず、また脈動トルクによる回転不
整も問題となる。
ため高速応答が得られず、また脈動トルクによる回転不
整も問題となる。
これを解決するためにィンバータの多重化や多転流方式
による出力のパルス化(PWM)等ィンバータ動作にお
けひるむだ時間の短縮が望まれる。さらに、インバータ
は点弧信号から実際の出力までにおくれがあり出力周波
数が高くなるほどこのおくれは位相おくれとして大きな
影響が出る。従って、この位相お〈れは、ィンバータの
動作状態に適応して補正さよれなければならない。かご
形誘導電動機を可変途制御する場合、第I図に示す様に
ィンバ−夕を用いて電動機の端子電圧と周波数の比がほ
ゞ一定となる様に制御する。
による出力のパルス化(PWM)等ィンバータ動作にお
けひるむだ時間の短縮が望まれる。さらに、インバータ
は点弧信号から実際の出力までにおくれがあり出力周波
数が高くなるほどこのおくれは位相おくれとして大きな
影響が出る。従って、この位相お〈れは、ィンバータの
動作状態に適応して補正さよれなければならない。かご
形誘導電動機を可変途制御する場合、第I図に示す様に
ィンバ−夕を用いて電動機の端子電圧と周波数の比がほ
ゞ一定となる様に制御する。
AVR方式が良く知られている。なお、第1図において
、1は速度設定器、2は加減速演算器、3は電圧調節器
、4は電流調節器、5は位相角調節器、6はV/F(電
圧/周波数)変換器、7はパルス分配器、8は交流電源
、9はコンバータ(整流器)10はDCL(直流コイル
)、11は自励ィンバータ(例えば直列ダイオード式相
順転流形ィンバータ)、12は交流出力、13は誘導電
動機、14はCT(電流変成器)、15はPT(電圧変
成器)、を示す。この方式は低速域でィンバータの動作
むだ時間が大きくなりこのため制御応答が悪くなり、又
脈動トルクによる回転不整が現われる。
、1は速度設定器、2は加減速演算器、3は電圧調節器
、4は電流調節器、5は位相角調節器、6はV/F(電
圧/周波数)変換器、7はパルス分配器、8は交流電源
、9はコンバータ(整流器)10はDCL(直流コイル
)、11は自励ィンバータ(例えば直列ダイオード式相
順転流形ィンバータ)、12は交流出力、13は誘導電
動機、14はCT(電流変成器)、15はPT(電圧変
成器)、を示す。この方式は低速域でィンバータの動作
むだ時間が大きくなりこのため制御応答が悪くなり、又
脈動トルクによる回転不整が現われる。
さらにこの領域では電動機電圧が低くAVR制御精度が
悪く、トルク不足を来すなどのため、このAVR方式は
一般に速度制御範囲は1対1の畠度であり10%速度以
下では使用されないのが普通である。これに対して誘導
機を高性能制御する方法として電動機電流を回転磁界に
平行な成分と、これに直交する成分に分離して取扱うベ
クトル制御方式が特公昭50−34725号公報で発表
されている。ベクトル制御は電動機諸量の瞬時値を取扱
うため、これを適用する変換器はおくれのない理想的な
変換器が望ましい。しかし、例えば電流形ィンバータを
用いてベクトル制御を適用すると、3相6アーム・ィン
バ−夕の場合は60度に一度の転流が行なわれるだけで
ある。さらにインバータはゲート信号を受けてから出力
電流が転流するまでに一定のむだ時間がある。このため
、ベクトル制御による制御量に対しィンバータは即時に
追従出釆ないため、充分な制御性能が得られない。イン
バータの転流から次の転流までの間の動作のむだ時間は
特に低速になるほど大きいため、応答速度はこれにつれ
て下り又、脈動トルクによる回転不整も問題である。こ
のため低速時の遠応性を確保し脈動トルクを低減させる
ため低速時は出力電流のパルス化(PWM)が必要であ
る。高速時に於てはィンバータのゲート信号が入ってか
ら電動機電流が転流するまでに、転流おくれ時間が存在
することにより、インバータの出力位相お〈れが大きく
なり、この位相お〈れを補償する必要がある。本発明の
目的は、ィンバータから給電される交流露動機をベクト
ル制御方式で可変速制御する装置において、簡単な回路
で上記欠点を改善し、広範囲な速度範囲に於て、交流電
動機を高性能運転するための、可変遠制御装置を提供す
ることにある。この発暁の構成の要点は、電流形インバ
ータにより給電される交流電動機のベクトル制御方式に
よる可変速制御装置において、トルク電流成分の実際値
i,と指令値iT*との差を入力されて該差0が零とな
るように調節出力を生じるトルク電流調節器を設け、該
調節器の出力を用いて前記ィンバータの点弧角指令値を
修正するようにした点にある。
悪く、トルク不足を来すなどのため、このAVR方式は
一般に速度制御範囲は1対1の畠度であり10%速度以
下では使用されないのが普通である。これに対して誘導
機を高性能制御する方法として電動機電流を回転磁界に
平行な成分と、これに直交する成分に分離して取扱うベ
クトル制御方式が特公昭50−34725号公報で発表
されている。ベクトル制御は電動機諸量の瞬時値を取扱
うため、これを適用する変換器はおくれのない理想的な
変換器が望ましい。しかし、例えば電流形ィンバータを
用いてベクトル制御を適用すると、3相6アーム・ィン
バ−夕の場合は60度に一度の転流が行なわれるだけで
ある。さらにインバータはゲート信号を受けてから出力
電流が転流するまでに一定のむだ時間がある。このため
、ベクトル制御による制御量に対しィンバータは即時に
追従出釆ないため、充分な制御性能が得られない。イン
バータの転流から次の転流までの間の動作のむだ時間は
特に低速になるほど大きいため、応答速度はこれにつれ
て下り又、脈動トルクによる回転不整も問題である。こ
のため低速時の遠応性を確保し脈動トルクを低減させる
ため低速時は出力電流のパルス化(PWM)が必要であ
る。高速時に於てはィンバータのゲート信号が入ってか
ら電動機電流が転流するまでに、転流おくれ時間が存在
することにより、インバータの出力位相お〈れが大きく
なり、この位相お〈れを補償する必要がある。本発明の
目的は、ィンバータから給電される交流露動機をベクト
ル制御方式で可変速制御する装置において、簡単な回路
で上記欠点を改善し、広範囲な速度範囲に於て、交流電
動機を高性能運転するための、可変遠制御装置を提供す
ることにある。この発暁の構成の要点は、電流形インバ
ータにより給電される交流電動機のベクトル制御方式に
よる可変速制御装置において、トルク電流成分の実際値
i,と指令値iT*との差を入力されて該差0が零とな
るように調節出力を生じるトルク電流調節器を設け、該
調節器の出力を用いて前記ィンバータの点弧角指令値を
修正するようにした点にある。
第2図は電流形ィンバータにぐり給電される譲タ導電動
機にベクトル制御を適用した場合の従来既知の基本構成
を示すブロック線図であるので、先ずこれについて概略
説明する。
機にベクトル制御を適用した場合の従来既知の基本構成
を示すブロック線図であるので、先ずこれについて概略
説明する。
ベクトル制御の原理は、特公昭50一私725号公報で
公3知であり電動機固定子電流をベクトルとして取扱い
「磁束ベクトルに平行な成分(iMと表わす)と直交す
る成分(i丁と表わす)に分離して取扱えば、iMは磁
束の大きさのみに関係する量、即ち磁化電流となり、i
Tはトルクの大きさのみに関係する量、即ちトルク電流
となることは第4図のベクトル図から明らかであろう。
公3知であり電動機固定子電流をベクトルとして取扱い
「磁束ベクトルに平行な成分(iMと表わす)と直交す
る成分(i丁と表わす)に分離して取扱えば、iMは磁
束の大きさのみに関係する量、即ち磁化電流となり、i
Tはトルクの大きさのみに関係する量、即ちトルク電流
となることは第4図のベクトル図から明らかであろう。
第4図は、ベクトル制御の原理を説明するための、電流
ベクトル諸種の座標系で表わしたベクトル図である。同
図において「電機子電流ベクトルi,は、固定子上にと
った直交軸Q,8をもち、その原点が機械の回転軸上に
ある座標系において表わすことができる。この固定子座
標系でその電機子電流ベクトルi,の成分はi,Qとi
,Bで示される。座標軸QはR相の巻線軸の方向と一致
させる。電機子電流ベクトルi,はまた、直交座標でそ
の原点は同じく機械の回転軸上にあるが、そのMで示し
た軸が常に瞬時回転磁界軸の方向にとられ、従って固定
子に固定した座標系に対しては回転磁界軸の角速度ので
回転した角度のだけ回転した位置にある座標系に対して
も表わすことができる。電機子電流ベクトルi,のこの
座標系に対する成分が前述のiwとiTである。電機子
電流ベクトルi,はまた回転磁界軸上にとった極座標、
即ち座標軸Mに対する大きさと位相角によっても表わす
ことができ、この位相角は角度ごとのとの差に相当する
。山2は磁束ベクトルである。さて第2図において、2
0は速度発電機、21,22はそれぞれ3相/2相変換
器、23は2相/3相変換器、24はパルス分配器、2
5は磁束演算器、26,28はそれぞれベクトルアナラ
ィザVA、27はベクトル回転器VD、29は速度調節
器、30,31はそれぞれ加算点、32は速度指令値n
*、33は磁化電流指令値iM*、34はトルク電流指
令値、35,36は磁束ベクトル検出値、37は速度実
際値、38は一次電流指令値iT*、を示し、その他、
第1図におけるものと同じものには同じ符号が付してあ
る。第2図において、整流器9で電動機電流i,の大き
さli,lを制御し、目励インバータ11により電流の
角度(固定子上の基準位置Qよりの角度)どを制御する
。
ベクトル諸種の座標系で表わしたベクトル図である。同
図において「電機子電流ベクトルi,は、固定子上にと
った直交軸Q,8をもち、その原点が機械の回転軸上に
ある座標系において表わすことができる。この固定子座
標系でその電機子電流ベクトルi,の成分はi,Qとi
,Bで示される。座標軸QはR相の巻線軸の方向と一致
させる。電機子電流ベクトルi,はまた、直交座標でそ
の原点は同じく機械の回転軸上にあるが、そのMで示し
た軸が常に瞬時回転磁界軸の方向にとられ、従って固定
子に固定した座標系に対しては回転磁界軸の角速度ので
回転した角度のだけ回転した位置にある座標系に対して
も表わすことができる。電機子電流ベクトルi,のこの
座標系に対する成分が前述のiwとiTである。電機子
電流ベクトルi,はまた回転磁界軸上にとった極座標、
即ち座標軸Mに対する大きさと位相角によっても表わす
ことができ、この位相角は角度ごとのとの差に相当する
。山2は磁束ベクトルである。さて第2図において、2
0は速度発電機、21,22はそれぞれ3相/2相変換
器、23は2相/3相変換器、24はパルス分配器、2
5は磁束演算器、26,28はそれぞれベクトルアナラ
ィザVA、27はベクトル回転器VD、29は速度調節
器、30,31はそれぞれ加算点、32は速度指令値n
*、33は磁化電流指令値iM*、34はトルク電流指
令値、35,36は磁束ベクトル検出値、37は速度実
際値、38は一次電流指令値iT*、を示し、その他、
第1図におけるものと同じものには同じ符号が付してあ
る。第2図において、整流器9で電動機電流i,の大き
さli,lを制御し、目励インバータ11により電流の
角度(固定子上の基準位置Qよりの角度)どを制御する
。
ベクトル制御では電動機磁束を検出し、その磁束を基準
に制御が行なわれる。このためli・1=ノiM2十i
T2,tan3=声の関係が成立っており(第4図参照
)、電流の角度ごは磁束位置のを検出する事によりご=
少+3で表わされる(第4図参照)。第2図に於て電流
の大きさ指令はi,*=ノiM*2十iT*2の関係で
VA28によって作られ、電流調節器4、位相角調節器
5を通して、池励コンバータ(整流器)9のゲ−ト制御
により、電流の大きさi,が制御される(なお*は指令
値を示す)。一方、電流の角度の制御は、次の様に行な
われる。
に制御が行なわれる。このためli・1=ノiM2十i
T2,tan3=声の関係が成立っており(第4図参照
)、電流の角度ごは磁束位置のを検出する事によりご=
少+3で表わされる(第4図参照)。第2図に於て電流
の大きさ指令はi,*=ノiM*2十iT*2の関係で
VA28によって作られ、電流調節器4、位相角調節器
5を通して、池励コンバータ(整流器)9のゲ−ト制御
により、電流の大きさi,が制御される(なお*は指令
値を示す)。一方、電流の角度の制御は、次の様に行な
われる。
33で与えられる磁化電流指令iM*と速度調整器29
の出力として得られるトルク電流指令iT*よりVA2
6により磁束と電流の角度指令8*を器=COS8*,
儀=小柳形で徹する。
の出力として得られるトルク電流指令iT*よりVA2
6により磁束と電流の角度指令8*を器=COS8*,
儀=小柳形で徹する。
又、磁束の位置の‘ま磁束演算器25により35,36
にcosのsinのの形で得られる。のとB*はベクト
ル回転器VD、27で角度加算され電流の角度指令ご*
となる。この場合、VD27に於ては、COSど*=c
os(の十B*) 二COSの・COSB*−Sinの・sinG*sin
ご*ニsin(の十B*)ニSinの・COS8*十C
osの・sin8*の関係により、電流角度指令をco
sご*,sinご*の形で得る。
にcosのsinのの形で得られる。のとB*はベクト
ル回転器VD、27で角度加算され電流の角度指令ご*
となる。この場合、VD27に於ては、COSど*=c
os(の十B*) 二COSの・COSB*−Sinの・sinG*sin
ご*ニsin(の十B*)ニSinの・COS8*十C
osの・sin8*の関係により、電流角度指令をco
sご*,sinご*の形で得る。
これらは2相/3相変換器23により三相変換され三相
電流の角度指令50,51,52となる。この三相電流
角度指令はパルス分配器24により、第5図、第6図の
関係でィンバー夕11のゲートパルスとなり、所定の位
置(固定子基準巻線軸に一致したQ軸よりご*進んだ位
置)に電流を流すことになる。なお第5図はパルス分配
器24の詳細ブロック図であり、第6図は第6図におけ
る各部信号の波形を示すタイムチャート、である。
電流の角度指令50,51,52となる。この三相電流
角度指令はパルス分配器24により、第5図、第6図の
関係でィンバー夕11のゲートパルスとなり、所定の位
置(固定子基準巻線軸に一致したQ軸よりご*進んだ位
置)に電流を流すことになる。なお第5図はパルス分配
器24の詳細ブロック図であり、第6図は第6図におけ
る各部信号の波形を示すタイムチャート、である。
第5図において、241〜243はそれぞれコンパレー
タであり、244は。
タであり、244は。
ジツク回路である。所で通常の電流形ィンバータ11‘
ょ6ケのサィリスタ・アームにより構成され、各々のサ
ィリスタは第6図のハに示す様に120oelづつ通電
しているため、ィンバータ出力電流即ち電動機電流は、
第7図のベクトル図に示す様な6つの固定したベクトル
位置した探る率が出来ない。なお第7図は、ィンバータ
11の出力電流即ち電動機電流(一次電流)のベクトル
図である。
ょ6ケのサィリスタ・アームにより構成され、各々のサ
ィリスタは第6図のハに示す様に120oelづつ通電
しているため、ィンバータ出力電流即ち電動機電流は、
第7図のベクトル図に示す様な6つの固定したベクトル
位置した探る率が出来ない。なお第7図は、ィンバータ
11の出力電流即ち電動機電流(一次電流)のベクトル
図である。
同図おいて、例えばUYは、U相とY相のサィリスタァ
ームがオンしているときの電動機電流ベクトルiUYを
示し、VZはV相とZ相のサイリスタアームがオンして
いるときの電動機電流ベクトルiv2を示す。また1〜
6はそれぞれ電流ベクトル間の位置を示している。第2
図に於いてVD27の出力として指示される電流の角度
指令が例えば第7図の1と2の間に有る時は電動機電流
ベクトルi,はiUYの固定したベクトル(第7図のU
Yで表示)となる。
ームがオンしているときの電動機電流ベクトルiUYを
示し、VZはV相とZ相のサイリスタアームがオンして
いるときの電動機電流ベクトルiv2を示す。また1〜
6はそれぞれ電流ベクトル間の位置を示している。第2
図に於いてVD27の出力として指示される電流の角度
指令が例えば第7図の1と2の間に有る時は電動機電流
ベクトルi,はiUYの固定したベクトル(第7図のU
Yで表示)となる。
こ)でiUYはインバータ11のU相サィリスタ及びY
相サィリスタがオンしている時の電動機電流を示す。第
6図のタイムチャートの1〜6の位置と第7図のベクト
ル図の1〜6の位置は相対応するものである。これらか
ら判る様様に電流の角度指令が一定の角速度で1→2→
3→4→5→6→1の方向に回転しても実際の電流ベク
トルは、iuY→IUz→lv2→lvx→lwx→1
wY→iUYの順に60度毎にステップ状に移動する。
このため電動機トルクはィンバータの転流と同じ周期で
脈動し、低速時は回転不整等の不具合となるだけでなく
、各々の転流間隔は電流角度制御上の不惑帯(むだ時間
)であり、低速になるほどこのひだ時間が大きくなり、
角度の制御おくれとなり、不安定となる。従って、第2
図の基本構成のま)では、低速時の良好な電動機運転は
望めない。第2図の構成のもう一つの問題は、VD27
で指示した電流角度ご*に対して実際にはインバーター
1に、一定の電流お〈れ時間(転流おくれ)があり、こ
れが高速になるほど電流の位相お〈れとして影響が大き
くなる。
相サィリスタがオンしている時の電動機電流を示す。第
6図のタイムチャートの1〜6の位置と第7図のベクト
ル図の1〜6の位置は相対応するものである。これらか
ら判る様様に電流の角度指令が一定の角速度で1→2→
3→4→5→6→1の方向に回転しても実際の電流ベク
トルは、iuY→IUz→lv2→lvx→lwx→1
wY→iUYの順に60度毎にステップ状に移動する。
このため電動機トルクはィンバータの転流と同じ周期で
脈動し、低速時は回転不整等の不具合となるだけでなく
、各々の転流間隔は電流角度制御上の不惑帯(むだ時間
)であり、低速になるほどこのひだ時間が大きくなり、
角度の制御おくれとなり、不安定となる。従って、第2
図の基本構成のま)では、低速時の良好な電動機運転は
望めない。第2図の構成のもう一つの問題は、VD27
で指示した電流角度ご*に対して実際にはインバーター
1に、一定の電流お〈れ時間(転流おくれ)があり、こ
れが高速になるほど電流の位相お〈れとして影響が大き
くなる。
従って、角度指令ど*に対し実際の電流は△ごおくれた
位置に流れるため、i,(一次電流ベクトル)のiM成
分とiT成分が指令値iM*,iT*から変化してしま
い、不都合となる(具体的には、一定のモータトルク例
えば定格トルクを発生する時の磁束の大きさが定格速度
より変化し、一次電流の大きさl i,lが定格電流か
らずれる。即ち、モータ過励磁又は不足励磁あるいは、
一次電流が増大する)。この角度のずれが極端に大きく
なると、モータは定格トルクを得られなくなる。第3図
はこの発明の一実施例を示すブロック線図であり、第2
図の基本構成における上述の欠点を解決するめに、点線
で囲んだ回路部分Sを第2図に付加したものに相当する
ブロック線図である。
位置に流れるため、i,(一次電流ベクトル)のiM成
分とiT成分が指令値iM*,iT*から変化してしま
い、不都合となる(具体的には、一定のモータトルク例
えば定格トルクを発生する時の磁束の大きさが定格速度
より変化し、一次電流の大きさl i,lが定格電流か
らずれる。即ち、モータ過励磁又は不足励磁あるいは、
一次電流が増大する)。この角度のずれが極端に大きく
なると、モータは定格トルクを得られなくなる。第3図
はこの発明の一実施例を示すブロック線図であり、第2
図の基本構成における上述の欠点を解決するめに、点線
で囲んだ回路部分Sを第2図に付加したものに相当する
ブロック線図である。
第8図は、説明の便宜上、第3図における付加回路部分
Sを拡大して示した図(但しVD40は除いて示してあ
る)である。
Sを拡大して示した図(但しVD40は除いて示してあ
る)である。
第3図および第8図を参照する。
本発明により付加された回路部分Sは、次の要素から成
立つている。トルク電流実際値iTを演算して出力する
。ベクトル回転器40と、トルク電流指令値iT*と実
際値iTとの偏差を平均的に零にする様に電流角度を調
節するトルク電流調節器39および談議節器39の出力
を角度制制御ループ(インバーター1の制御部で26,
27,23,24等を含む)に加算する加算点42等で
あり、以後これらの附加回路を“トルク電流調節回路”
と呼んで説明する。トルク電流調節回路Sの機能は、主
として次の2つである。
立つている。トルク電流実際値iTを演算して出力する
。ベクトル回転器40と、トルク電流指令値iT*と実
際値iTとの偏差を平均的に零にする様に電流角度を調
節するトルク電流調節器39および談議節器39の出力
を角度制制御ループ(インバーター1の制御部で26,
27,23,24等を含む)に加算する加算点42等で
あり、以後これらの附加回路を“トルク電流調節回路”
と呼んで説明する。トルク電流調節回路Sの機能は、主
として次の2つである。
{1} ィンバータの転流お〈れによる電流角度指令ご
*に対する実際電流角度どのおくれを補償するための角
度バイアスを与える。
*に対する実際電流角度どのおくれを補償するための角
度バイアスを与える。
■ 低速時の転流間隔が大きい事に起因する制御の安定
度の低下及び低次のトルク脈動による回転不整を防止す
る電流PWM動作を行なう。
度の低下及び低次のトルク脈動による回転不整を防止す
る電流PWM動作を行なう。
次にトルク電流調節回路Sのもつ上記2つの動作を説明
する。先ず‘1}項の電流角度おくれの補償について述
べる(主に高速時の動作)。第9図は、第7図の電流ベ
クトル図のうち、電流指令値i,がiwYとiUYの間
にある場合の電流と磁束のベクトル説明図である。第9
図ではiwYの向きをQ軸(固定の基準軸)にとりこれ
より900e1進んだ位置に3軸をとっている。磁束心
はQ軸よりの(第9図ではのは負の場合)だけ進んだ位
置にあり電流指令i,はQ軸よりご*だけ進んだ位置に
あり、ど*=の十8*の関係がある。今、第9図のi,
の位置に、電動機電流を流しためにQ軸からご*だけ進
んだ位置則ち第9図のi,と同じ位置に電流の角度指令
を与えたとすれば(実際にはインバータのゲート信号と
して与える)、インバー夕出力電流はインバータ転流に
一定の時間がか)るため、電流角度指令ど*に対して実
際電流は必ずおくれた位置に流れる。そのため第9図に
於てi.*と山との実際の角度8は、指令値8*より小
さくなり、その結果トルク電流実際値i,も指令値iT
*より小さくなる。第8図に於けるトルク電流調節器3
9は積分機能を持ち(iT*−iT)を積分し、出力に
△iTB*を出す。△iTB*とiT*が、加算点42
で加算されベクトルアナラィザ26の出力を角度△ご*
だけ進め基準髄(固定子上のQ軸)からの電流角度指令
を(ど*十△ご*)に変更(補正)する。なお第9図に
於ける△iTB*は第8図の調節器39の出力△iTB
*に相当し、又、第9図の△ご*,ご*,iT*,3*
,仰ま第8図の夫々同一記号の信号に相当する。このよ
うな電流角度指令の補正はiT*−IT=0となるまで
続く。この時に補正角△ご*はィンバータの転流おくれ
角に相当し、トルク電流調節器39の出力△iT8*が
△ご*の補正角のバイアスとなっている。言い換えれば
、ィンバータに△どの転流おくれがある場合でも、トル
ク電流調節回路の積分作用により予め△ご*だけ進めた
位値に電流角度指令を与える事により、実際電流は所望
の位置ご*(第9図i,の位置)に流す事が出来る。次
に前記■項の電流PWM動作について述べる(主に低速
時の動作)。
する。先ず‘1}項の電流角度おくれの補償について述
べる(主に高速時の動作)。第9図は、第7図の電流ベ
クトル図のうち、電流指令値i,がiwYとiUYの間
にある場合の電流と磁束のベクトル説明図である。第9
図ではiwYの向きをQ軸(固定の基準軸)にとりこれ
より900e1進んだ位置に3軸をとっている。磁束心
はQ軸よりの(第9図ではのは負の場合)だけ進んだ位
置にあり電流指令i,はQ軸よりご*だけ進んだ位置に
あり、ど*=の十8*の関係がある。今、第9図のi,
の位置に、電動機電流を流しためにQ軸からご*だけ進
んだ位置則ち第9図のi,と同じ位置に電流の角度指令
を与えたとすれば(実際にはインバータのゲート信号と
して与える)、インバー夕出力電流はインバータ転流に
一定の時間がか)るため、電流角度指令ど*に対して実
際電流は必ずおくれた位置に流れる。そのため第9図に
於てi.*と山との実際の角度8は、指令値8*より小
さくなり、その結果トルク電流実際値i,も指令値iT
*より小さくなる。第8図に於けるトルク電流調節器3
9は積分機能を持ち(iT*−iT)を積分し、出力に
△iTB*を出す。△iTB*とiT*が、加算点42
で加算されベクトルアナラィザ26の出力を角度△ご*
だけ進め基準髄(固定子上のQ軸)からの電流角度指令
を(ど*十△ご*)に変更(補正)する。なお第9図に
於ける△iTB*は第8図の調節器39の出力△iTB
*に相当し、又、第9図の△ご*,ご*,iT*,3*
,仰ま第8図の夫々同一記号の信号に相当する。このよ
うな電流角度指令の補正はiT*−IT=0となるまで
続く。この時に補正角△ご*はィンバータの転流おくれ
角に相当し、トルク電流調節器39の出力△iT8*が
△ご*の補正角のバイアスとなっている。言い換えれば
、ィンバータに△どの転流おくれがある場合でも、トル
ク電流調節回路の積分作用により予め△ご*だけ進めた
位値に電流角度指令を与える事により、実際電流は所望
の位置ご*(第9図i,の位置)に流す事が出来る。次
に前記■項の電流PWM動作について述べる(主に低速
時の動作)。
前に述べた様に通常の電流形ィンバータは第7図に示す
様な6つの電流ベクトル位置しか探る事は出来ないので
、低速時(低周波数)は隣り合わせの2つのベクトル位
置を往復させる(PWM)事により平均的には2つの固
定位置の中間位置のベクトルを作る事が行なわれている
(必要があれば片岡他、電気学会全国大会S53手No
.66菱参照)。この発明による電流パルス化(PWM
)は、トランスベクトル制御におけるトルク電流iTを
指令値iT*へ一致させるためのトルク調節回路の誤差
補正機能による目励発振により行なわせるものであり、
PWM化のための特別な附加回路を必要としない。低速
でPWM制御を行なう働きをするトルク電流調節器39
(第3図,第8図)の働きを第9図,第10図により説
明する。なお第10図は、トルク電流調節回路によるP
WM動作波形のタイムチャートである。第9図は第7図
のベクトル図のi州とiUYの間に電流指令ベクトルi
,が有る時のベクトル図であり、点1はi州とiUYの
中間の位置を示す。第9図,第10図ハの点11,12
で示される位置は第3図,第5図のパルス分配器24に
含まれるコンパレータ241〜243の動作レベルであ
る。又第9図の点1は、第6図の点1の位置に対応させ
ている。またコンパレ−夕の動作レベルは(30度十@
K)、復帰レベルは(30度−@K)であり、2@Kは
コンパレー夕の動作、復帰のヒステリシス幅を示してい
る。第9図を中心にPWM動作を説明する。
様な6つの電流ベクトル位置しか探る事は出来ないので
、低速時(低周波数)は隣り合わせの2つのベクトル位
置を往復させる(PWM)事により平均的には2つの固
定位置の中間位置のベクトルを作る事が行なわれている
(必要があれば片岡他、電気学会全国大会S53手No
.66菱参照)。この発明による電流パルス化(PWM
)は、トランスベクトル制御におけるトルク電流iTを
指令値iT*へ一致させるためのトルク調節回路の誤差
補正機能による目励発振により行なわせるものであり、
PWM化のための特別な附加回路を必要としない。低速
でPWM制御を行なう働きをするトルク電流調節器39
(第3図,第8図)の働きを第9図,第10図により説
明する。なお第10図は、トルク電流調節回路によるP
WM動作波形のタイムチャートである。第9図は第7図
のベクトル図のi州とiUYの間に電流指令ベクトルi
,が有る時のベクトル図であり、点1はi州とiUYの
中間の位置を示す。第9図,第10図ハの点11,12
で示される位置は第3図,第5図のパルス分配器24に
含まれるコンパレータ241〜243の動作レベルであ
る。又第9図の点1は、第6図の点1の位置に対応させ
ている。またコンパレ−夕の動作レベルは(30度十@
K)、復帰レベルは(30度−@K)であり、2@Kは
コンパレー夕の動作、復帰のヒステリシス幅を示してい
る。第9図を中心にPWM動作を説明する。
電流指令i,*が第9図の位値にあり、電動機電流電流
実際値が第9図のi,(WY)の位置にある場合、第9
図から明らかに△iT=iT*−iT(wY)>0であ
るから、△iTB*は増加する。ここで△iTB*は調
節器39により△iTを積分したものである。それに対
応して電流角度指令が△ご*だけ進み(ど*十△ご*)
が増加する(第5図の2相/3相変換器23の出力Rが
sin(ご*+△ど*)の形で増加する。第10図のハ
のsin(ご*十△ご*)に対応してる)。そして、つ
いにご*十△ご*>300el十8Kとなると貝0ち角
度指令が12の位置をこえると第5図のコンパレー夕2
41がオンとなり第6図のタイムチャートより分るよう
にU相パルスが出てインバータは(U−Y)相がオンと
なり出力電流則ち電動機電流はi,(UY)へ移動する
。電動機電流がi,(UY)となると、トルク電流はi
T(UY)となり、△iT=iT*−iT(UY)<0
(第9図参照)となり、△iTB*は減少する。これに
対して電流角度指令(ご*+△ど*)が減少し、ついに
ど*十△ご*<300el−aKとなると、即ち角度指
令が11の位直り小さくなると第5図のコンパレータ2
41はオフとなり第6図のタイムチャートより分るよう
に、W相パルスが出て、インバータは(W−Y)相がオ
ンとなりィンバータ出力電流、即ち、電動機電流はi,
(wY)へ戻り、再び△iT>0となり、角度指令(ご
*十△ご*)が進む動作となる。この様な動作をくり返
し、i.(wY)およびi,(UY)の間を往復する。
そして、i,(wY)とi,(UY)のそれぞれに留ま
る時間の比より電流ベクトルは平均的に任意の指令値i
,*の位置をとることが出来る。こ)に述べたトルク電
流調節回路による電流PWM動作は、実際のトルクに比
例した量卸ちトルク電流i,と指令値iT*と偏差が零
となる様電流ベクトルの角度を修正しているため、この
低速時のPWM動作により、トルク脈動を理想的に低減
する。次にトルク電流調節回路の構成例を第11図を参
照して説明する。
実際値が第9図のi,(WY)の位置にある場合、第9
図から明らかに△iT=iT*−iT(wY)>0であ
るから、△iTB*は増加する。ここで△iTB*は調
節器39により△iTを積分したものである。それに対
応して電流角度指令が△ご*だけ進み(ど*十△ご*)
が増加する(第5図の2相/3相変換器23の出力Rが
sin(ご*+△ど*)の形で増加する。第10図のハ
のsin(ご*十△ご*)に対応してる)。そして、つ
いにご*十△ご*>300el十8Kとなると貝0ち角
度指令が12の位置をこえると第5図のコンパレー夕2
41がオンとなり第6図のタイムチャートより分るよう
にU相パルスが出てインバータは(U−Y)相がオンと
なり出力電流則ち電動機電流はi,(UY)へ移動する
。電動機電流がi,(UY)となると、トルク電流はi
T(UY)となり、△iT=iT*−iT(UY)<0
(第9図参照)となり、△iTB*は減少する。これに
対して電流角度指令(ご*+△ど*)が減少し、ついに
ど*十△ご*<300el−aKとなると、即ち角度指
令が11の位直り小さくなると第5図のコンパレータ2
41はオフとなり第6図のタイムチャートより分るよう
に、W相パルスが出て、インバータは(W−Y)相がオ
ンとなりィンバータ出力電流、即ち、電動機電流はi,
(wY)へ戻り、再び△iT>0となり、角度指令(ご
*十△ご*)が進む動作となる。この様な動作をくり返
し、i.(wY)およびi,(UY)の間を往復する。
そして、i,(wY)とi,(UY)のそれぞれに留ま
る時間の比より電流ベクトルは平均的に任意の指令値i
,*の位置をとることが出来る。こ)に述べたトルク電
流調節回路による電流PWM動作は、実際のトルクに比
例した量卸ちトルク電流i,と指令値iT*と偏差が零
となる様電流ベクトルの角度を修正しているため、この
低速時のPWM動作により、トルク脈動を理想的に低減
する。次にトルク電流調節回路の構成例を第11図を参
照して説明する。
同図において、6川まベクトル回転器VD、61は関数
発生器である。電流角度を制御するために第8図の構成
例では、トルク電流調節器39の出力をトルク電流指令
値iT*に加算して直交座標系(iM−iT座標)で制
御しているのに対し、第11図においては、調節器39
の出力を制御角△E*として極座標系で取扱い、関数発
生器61を介してベクトル回転器60により、角度指令
8*と制御角△ご*の加算を行なう。この結果、VD6
0の出力は入力cos8*,sinG*に対して、△ご
*だけ進められそれぞれcos(8*十△ご*),si
n(8*十△ご*)となる。これがベクトル回転器27
により、磁束角のを角度加算されcos(ご*+△ご*
),sin(ご*十△ご*)となり第8図の場合と同じ
電流角度指令となる(何故ならば3*十△ご*+の=ご
*+△ご*)。なお、トルク電流調節器39の出力とし
て得られる電流角度の制御量△ご*を加算するVD60
の位置は第11図に示す位置の他にVD27のうしろ則
ち48,49の所又は、磁束角35,36の位置に変更
しても同一結果が得られる。以上説明した通りであるか
ら、この発明によれだ、ィンバータから給電される交流
電動機のベクトル制御による可変速制御装置において、
広範囲な速度範囲において高性能な運転を実現できると
いう利点がある。
発生器である。電流角度を制御するために第8図の構成
例では、トルク電流調節器39の出力をトルク電流指令
値iT*に加算して直交座標系(iM−iT座標)で制
御しているのに対し、第11図においては、調節器39
の出力を制御角△E*として極座標系で取扱い、関数発
生器61を介してベクトル回転器60により、角度指令
8*と制御角△ご*の加算を行なう。この結果、VD6
0の出力は入力cos8*,sinG*に対して、△ご
*だけ進められそれぞれcos(8*十△ご*),si
n(8*十△ご*)となる。これがベクトル回転器27
により、磁束角のを角度加算されcos(ご*+△ご*
),sin(ご*十△ご*)となり第8図の場合と同じ
電流角度指令となる(何故ならば3*十△ご*+の=ご
*+△ご*)。なお、トルク電流調節器39の出力とし
て得られる電流角度の制御量△ご*を加算するVD60
の位置は第11図に示す位置の他にVD27のうしろ則
ち48,49の所又は、磁束角35,36の位置に変更
しても同一結果が得られる。以上説明した通りであるか
ら、この発明によれだ、ィンバータから給電される交流
電動機のベクトル制御による可変速制御装置において、
広範囲な速度範囲において高性能な運転を実現できると
いう利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はかご形誘導電動機の従来の可変遼制御方式の一
例を示すブロック線図、第2図は電流形ィンバー外こよ
り給電される誘導電動機の従来の可変遠制御装置の構成
を示すブロック線図、第3図はこの発明の一実施例を示
すブロック線図、第4図はベクトル制御を説明するため
の、電流ベクトルを諸種の座標系ぜ表わしたベクトル図
、第5図はパルス分配器の詳細ブロック図、第6図は第
5図における各部信号の波形を示すタイムチャ−ト、第
7図は電動機電流のベクトル図、第8図は第3図におけ
る要部Sの拡大図、第9図は転流時の一次電流ベクトル
説明図、第10図はトルク電流調節回路によるPWM動
作波形のタイムチャート、第11図はこの発明の他の実
施例要部を示すフロック線図、である。 符号説明、4・・・・・・電流調節器、5・・・・・・
位相角調節器、9・・・・・・整流器、11・・・・・
・ィンバ−夕、13・・・譲導電動機、25・・・・・
・磁束演算器、26・…・・ベクトルアナライザVA、
27,40,60・・・・・・ベクトル回転器VD、3
9…・・・トルク電流調節器、61…・・・関数発生器
。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図
例を示すブロック線図、第2図は電流形ィンバー外こよ
り給電される誘導電動機の従来の可変遠制御装置の構成
を示すブロック線図、第3図はこの発明の一実施例を示
すブロック線図、第4図はベクトル制御を説明するため
の、電流ベクトルを諸種の座標系ぜ表わしたベクトル図
、第5図はパルス分配器の詳細ブロック図、第6図は第
5図における各部信号の波形を示すタイムチャ−ト、第
7図は電動機電流のベクトル図、第8図は第3図におけ
る要部Sの拡大図、第9図は転流時の一次電流ベクトル
説明図、第10図はトルク電流調節回路によるPWM動
作波形のタイムチャート、第11図はこの発明の他の実
施例要部を示すフロック線図、である。 符号説明、4・・・・・・電流調節器、5・・・・・・
位相角調節器、9・・・・・・整流器、11・・・・・
・ィンバ−夕、13・・・譲導電動機、25・・・・・
・磁束演算器、26・…・・ベクトルアナライザVA、
27,40,60・・・・・・ベクトル回転器VD、3
9…・・・トルク電流調節器、61…・・・関数発生器
。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電流形インバータにより給電される交流電動機の固
定子電流を磁束に平行な磁化電流成分と磁束に直交する
トルク電流成分とに分離して制御する交流電動機の可変
速制御装置であつて、前記両電流成分のそれぞれの指令
値(i_Μ*,i_Τ*)を固定子電流の大きさに対応
する指令値に変換してこれにしたがつて電流形インバー
タの直流入力電流を制御する第1の手段と、前記両電流
成分のそれぞれの指令値(i_Μ*,i_Τ*)を固定
子電流の位置に対応する指令値に変換してそれにしたが
つて電流形インバータの位相を制御する第2の手段とを
有してなる交流電動機の可変速制御装置において、トル
ク電流成分の実際値i_Τを検出する手段と、トルク電
流成分の指令値i_T*と実際値i_Τとの差を入力さ
れ該差が零となるように調節出力を生じるトルク電流調
節器と、該調節器の出力を用いて前記固定子電流の位相
に対応する指令値を修正する手段とを備えたことを特徴
とする交流電動機の可変速制御装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の交流電動機の可変速
制御装置において、前記修正手段が前記トルク電流調節
器の出力をトルク電流成分の指令値i_T*に加算して
前記第2の手段に入力する手段からなることを特徴とす
る交流電動機の可変速制御装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の交流電動機の可変速
制御装置において、前記修正手段が、前記トルク電流調
節器の出力を角度信号に変換して、これを第2の制御手
段内における角度信号変換後の指令値に加算する手段か
らなることを特徴とする交流電動機の可変速制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56030590A JPS6038956B2 (ja) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56030590A JPS6038956B2 (ja) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57145592A JPS57145592A (en) | 1982-09-08 |
| JPS6038956B2 true JPS6038956B2 (ja) | 1985-09-03 |
Family
ID=12308075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56030590A Expired JPS6038956B2 (ja) | 1981-03-05 | 1981-03-05 | 交流電動機の可変速制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6038956B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03292430A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-24 | Jdc Corp | 粘性ダンパ及び粘性ダンパを有する免震システム |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226682A (ja) * | 1983-06-02 | 1984-12-19 | Fuji Electric Co Ltd | 電流ベクトル位相検出方式 |
| JPS60125187A (ja) * | 1983-12-07 | 1985-07-04 | Fuji Electric Co Ltd | 交流電動機の制御方式 |
| JPS6489988A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-05 | Toshiba Corp | Induction machine controller |
| JPH01186188A (ja) * | 1988-01-20 | 1989-07-25 | Toshiba Corp | 誘導機の制御装置 |
-
1981
- 1981-03-05 JP JP56030590A patent/JPS6038956B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03292430A (ja) * | 1990-04-09 | 1991-12-24 | Jdc Corp | 粘性ダンパ及び粘性ダンパを有する免震システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57145592A (en) | 1982-09-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gabriel et al. | Field-oriented control of a standard ac motor using microprocessors | |
| JP4022630B2 (ja) | 電力変換制御装置、電力変換制御方法、および電力変換制御用プログラム | |
| US4455522A (en) | Current source inverter bed induction motor drive | |
| US6275000B1 (en) | Method of controlling an induction motor and apparatus for carrying out the same | |
| US6806676B2 (en) | Method for maximizing power output in permanent field synchronous motors | |
| JP2003134898A (ja) | 同期発電機のセンサレス制御装置と制御方法 | |
| JPS6038956B2 (ja) | 交流電動機の可変速制御装置 | |
| KR100289430B1 (ko) | 동기식 리럭턴스 모터의 속도제어 방법 및 장치 | |
| JPH10313598A (ja) | 揚水発電装置 | |
| EP3468027B1 (en) | Power conversion device, control device and control method thereof, and power generation system | |
| JPS5949797B2 (ja) | 交流機の電流制御方式 | |
| JP4503764B2 (ja) | 発電機の制御装置 | |
| JP3489259B2 (ja) | 永久磁石形電動機制御方法及び制御装置 | |
| Low et al. | Instantaneous torque control brushless DC drives | |
| JPH0226476B2 (ja) | ||
| JP2001103799A (ja) | 同期電動機の制御装置 | |
| JP4018262B2 (ja) | 周波数変換装置 | |
| JPS6223552B2 (ja) | ||
| JPH0751000B2 (ja) | 誘導電動機の可変速制御装置 | |
| JPS591077B2 (ja) | コウリユウデンドウキノセイギヨソウチ | |
| JPS5967870A (ja) | サイクロコンバ−タの運転制御方式 | |
| JPH0538143A (ja) | サイクロコンバータの制御装置 | |
| JPH04265684A (ja) | サイクロコンバータによる同期電動機の運転方法および装置 | |
| JPS6256757B2 (ja) | ||
| JPH04165995A (ja) | 交流励磁同期機の2次励磁装置 |