JPS6042709B2 - induction motor control device - Google Patents

induction motor control device

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JPS6042709B2
JPS6042709B2 JP53120066A JP12006678A JPS6042709B2 JP S6042709 B2 JPS6042709 B2 JP S6042709B2 JP 53120066 A JP53120066 A JP 53120066A JP 12006678 A JP12006678 A JP 12006678A JP S6042709 B2 JPS6042709 B2 JP S6042709B2
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voltage
magnetic flux
circuit
induction motor
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勝太郎 久下
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電動機制御装置に係り、特に誘導電動機
の電圧形トルク制御を行うに好適な誘導電動機制御装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an induction motor control device, and more particularly to an induction motor control device suitable for performing voltage-based torque control of an induction motor.

従来、誘導電動機の制御を行う場合、有効磁束と2次
漏れ磁束の和である2次鎖交磁束の値を基準値として与
え、他に回転速度又はトルクの基準値を与え、これに依
り操作すべき緒量をベクトル演算し、この結果に基き緒
量の制御を行つていた。
Conventionally, when controlling an induction motor, the value of the secondary flux linkage, which is the sum of the effective magnetic flux and the secondary leakage flux, is given as a reference value, and the reference value of the rotational speed or torque is also given, and the operation is performed based on this. The amount of data that should be calculated was calculated using vectors, and the amount of data was controlled based on this result.

かかる従来方式に依ると、2次鎖交磁束を指令値に合
わせるべく制御が行なわれるので、有効磁束は一定では
なく変化してしまう。
According to such a conventional method, since control is performed to match the secondary magnetic flux linkage to the command value, the effective magnetic flux is not constant but changes.

ところが、有効磁束が設定されていないと、トルクを有
効電流に比例させる事が出来ないし、定出力制御を行う
事も難かしくなる。更に、定出力制御を行う為に界磁弱
め制御を行う必要があるが、これは有効磁、束を操作し
て成立つ事であり、従つて2次鎖交磁束を操作しても意
味がない。 以上述べた如く、2次鎖交磁束を指令して
誘導電動機の制御を行うと、トルク指令を満足させる為
に必要以上の電流が流れる場合があり、従つて有効磁束
を指令して、必要最小限の電流で誘導電動機の制御を行
う装置に対する要求が強かつた。
However, if the effective magnetic flux is not set, it is not possible to make the torque proportional to the effective current, and it is difficult to perform constant output control. Furthermore, in order to perform constant output control, it is necessary to perform field weakening control, but this is achieved by manipulating the effective magnetism and flux, so there is no point in manipulating the secondary flux linkage. do not have. As mentioned above, when controlling the induction motor by commanding the secondary flux linkage, more current than necessary may flow to satisfy the torque command. There was a strong demand for a device that could control induction motors with limited current.

従つて、本発明の目的は、有効磁束指令に依り、効果的
な誘導電動機のトルク制御を可能とした誘導電動機制御
装置を提供するにある。本発明の他の目的は、非正弦波
電圧出力の変換器を用いた場合でも、発生トルクリツプ
ルを減少すべく、電流の非正弦波率を算出して、電圧基
準を調整する如く構成された誘導電動機制御装置を提供
するにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an induction motor control device that enables effective torque control of an induction motor based on an effective magnetic flux command. Another object of the present invention is to provide an inductor configured to calculate the non-sinusoidal current rate and adjust the voltage reference in order to reduce the generated torque ripple even when a converter with a non-sinusoidal voltage output is used. To provide electric motor control equipment.

以下、図面に従つて、本発明の誘導電動機制御装置を更
に詳細に説明する。
Hereinafter, the induction motor control device of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例に係る誘導電動機制御装置の
システム構成図で、特に直流式方形波電圧形インバータ
を主な構成とした場合を例示するものである。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an induction motor control device according to an embodiment of the present invention, particularly illustrating a case where a DC square wave voltage source inverter is the main component.

同図中、62は交流一直流コンバータ、63は直流一交
流インバータ、64は3相誘導電動機、65は前記3相
誘導電動機64に軸着される回転計発電機、66は前記
交流一直流コンバータ62の出力、即ち1次電圧の電圧
検出回路、67は前記交流一直流コンバータ62を制御
するコンバータ位相制御回路、68は1次電圧制御増幅
器、69は前記直流一交流インバータ63を制御するイ
ンバータ位相制御回路、70は有効磁束設定用の調整抵
抗器、71は回転数設定用の調整抵抗器、72は速度制
御用増幅器、73は有効磁束、トルク/2次鎖交磁束、
すベリ周波数の演算回路、74は2次鎖交磁束、すベリ
周波数/1次電圧、電動機1次周波数の演算回路、75
は.電動機1次周波数の制御用増幅器、76は電圧/周
波数変換回路、77は2相/3相変換回路、78は周波
数検出回路、79は速度検出回路、81は直流一交流イ
ンバータ63の出力、即ち電動機1次電圧の電圧検出回
路、82は電圧非正弦波率.演算回路をそれぞれ示すも
のである。また、第2図は第1図に示した演算回路73
の詳細な構成を示す回路構成図で、有効磁束の値φ及び
トルクの指令値Tに依り、2次鎖交磁束の値φ2及びす
ベリ周波数SWeを演算する構成を示・すものである。
In the figure, 62 is an AC-to-DC converter, 63 is a DC-to-AC inverter, 64 is a three-phase induction motor, 65 is a tachometer generator pivoted to the three-phase induction motor 64, and 66 is the AC-to-DC converter. 62 is a voltage detection circuit for the output of the primary voltage, 67 is a converter phase control circuit that controls the AC-DC converter 62, 68 is a primary voltage control amplifier, and 69 is an inverter phase that controls the DC-AC inverter 63. Control circuit, 70 is an adjustment resistor for setting effective magnetic flux, 71 is an adjustment resistor for setting rotation speed, 72 is an amplifier for speed control, 73 is effective magnetic flux, torque/secondary flux linkage,
74 is an arithmetic circuit for suberi frequency, secondary magnetic flux linkage, suberi frequency/primary voltage, motor primary frequency arithmetic circuit, 75
teeth. An amplifier for controlling the primary frequency of the motor, 76 a voltage/frequency conversion circuit, 77 a 2-phase/3-phase conversion circuit, 78 a frequency detection circuit, 79 a speed detection circuit, 81 the output of the DC-AC inverter 63, i.e. A voltage detection circuit for the motor primary voltage, 82 is a voltage non-sinusoidal wave rate. Each shows an arithmetic circuit. In addition, FIG. 2 shows the arithmetic circuit 73 shown in FIG.
This is a circuit configuration diagram showing a detailed configuration of , and shows a configuration for calculating the secondary flux linkage value φ2 and the sub-frequency SWe based on the effective magnetic flux value φ and the torque command value T.

同図中、8はφ2選定用バイアス、9,10はφ2選定
用ダイオード、11は平方根関数発生器、12,14,
19は自乗関数発生器、13は1+T2P演算回路、1
5はT2ら演算回路、16,20は乗算器、17は反比
例関数発生器、18はトルク基準入力、21はR2演算
回路、22は極性変換回路をそれぞれ示すものである。
また、第3図は第1図に示した演算回路74の詳細な構
成を示す回路構成図で、2次鎖交磁束の値φ2及びすベ
リ周波数SWeより、1次電圧の値e1及び1次周波数
Weを演算する構成を示すものである。
In the figure, 8 is a bias for φ2 selection, 9 and 10 are diodes for φ2 selection, 11 is a square root function generator, 12, 14,
19 is a square function generator, 13 is a 1+T2P calculation circuit, 1
Reference numeral 5 designates a T2 calculation circuit, 16 and 20 multipliers, 17 an inverse proportional function generator, 18 a torque reference input, 21 an R2 calculation circuit, and 22 a polarity conversion circuit.
FIG. 3 is a circuit configuration diagram showing the detailed configuration of the arithmetic circuit 74 shown in FIG. This shows a configuration for calculating frequency We.

同図中、31はL1/M演算回路、32は1+貸・T4
・Pの演算回路、33,36はP演算回路、34はT4
演算回路、35,37,38,43は乗算器、39は1
/M演算回路、40は1+T3P演算回路、41,44
はr1演算回路、42はT3/M演算回路、45,46
は自乗関数発生器、47は平方根関数発生器をそれぞれ
示すものである。第4図は第1図に示した電圧非正弦波
率演算回路82の詳細な構成を示す回路構成図で、非正
弦波出力のインバータ回路を使用した楊合の正弦波基準
と実際の電圧波形の相異を計算する回路を構成するもの
である。
In the same figure, 31 is the L1/M calculation circuit, 32 is 1 + loan/T4
・P calculation circuit, 33 and 36 are P calculation circuits, 34 is T4
Arithmetic circuit, 35, 37, 38, 43 are multipliers, 39 is 1
/M calculation circuit, 40 is 1+T3P calculation circuit, 41, 44
is r1 arithmetic circuit, 42 is T3/M arithmetic circuit, 45, 46
4 represents a square function generator, and 47 represents a square root function generator. FIG. 4 is a circuit configuration diagram showing the detailed configuration of the voltage non-sinusoidal wave factor calculation circuit 82 shown in FIG. This constitutes a circuit that calculates the difference between .

同図中、101,102,105,106,131,1
11,112,115,116,121,122,12
5,126は抵抗器、103,132,113,123
は演算増幅器、104,108,114,118,12
4,128は乗算器、107,117,127はフィル
タ、109,119,129は平均出力零制御用増幅器
である。
In the same figure, 101, 102, 105, 106, 131, 1
11, 112, 115, 116, 121, 122, 12
5, 126 is a resistor, 103, 132, 113, 123
is an operational amplifier, 104, 108, 114, 118, 12
4, 128 are multipliers, 107, 117, 127 are filters, and 109, 119, 129 are average output zero control amplifiers.

以上述べた如き構成に於いて、以下その動作について詳
細に説明する。
The operation of the configuration as described above will be explained in detail below.

なお、説明に当つて用いられる計算式中で用いられる諸
量について、誘導電動機64との対応関係を第5図の説
明図に示す。第5図中、δ1は1次電圧ベクトル、み,
は2次電圧ベクトル、i1は1次電流ベクトル、I2は
2次電流ベクトル、L1は1次インダクタンス、Mは相
互インダクタンス、!は2次インダクタンス、11は1
次漏れインダクタンス、1.は2次漏れインダクタンス
、rェは1次抵抗、R2は2次抵抗、φ1は1次鎖交磁
束ベクトル、φは有効磁束ベクトル、φ2は2次鎖交磁
束ベクトル、Weは電動機1次周波数、Sはすベリ、ω
rは回転子の回転角速度、Pは微分演算子、θeは電動
機1次回転角度、0rは回転角度である。今、誘導電動
機の基本方程式を、1次は固定座標で表わし、2次は回
転子の回転速度と同じ速度で回転する回転座標で表わす
ととなる。
Note that the correspondence relationship with the induction motor 64 for various quantities used in the calculation formula used in the explanation is shown in the explanatory diagram of FIG. 5. In Fig. 5, δ1 is the primary voltage vector,
is the secondary voltage vector, i1 is the primary current vector, I2 is the secondary current vector, L1 is the primary inductance, M is the mutual inductance, ! is the secondary inductance, 11 is 1
Leakage inductance: 1. is the secondary leakage inductance, r is the primary resistance, R2 is the secondary resistance, φ1 is the primary flux linkage vector, φ is the effective flux vector, φ2 is the secondary flux linkage vector, We is the motor primary frequency, S has a lot, ω
r is the rotational angular velocity of the rotor, P is a differential operator, θe is the primary rotation angle of the motor, and 0r is the rotation angle. Now, the basic equation of an induction motor is expressed as follows: the first order is expressed in fixed coordinates, and the second order is expressed in rotating coordinates that rotate at the same speed as the rotational speed of the rotor.

座標を1次電圧に依る回転磁束と同じ速度で回転する座
標に統一する為に、で表わされる変換スピナー(Spi
nOr)を両辺に乗じ、回転磁束座標に依り表わされる
変数にOを付すると、これを一次、二次に分解すると、 となる。
In order to unify the coordinates to coordinates that rotate at the same speed as the rotating magnetic flux due to the primary voltage, a transformation spinner (Spi
When both sides are multiplied by nOr) and O is attached to the variable represented by the rotating magnetic flux coordinate, when this is decomposed into linear and quadratic, the following is obtained.

ここで、とすると、 となる。Here, if becomes.

3相誘導電動機64がかご形電動機の場合、e1=r1
・i1+pφ1+jωeφ1 ・(13)となり
、φ2の定義よりとなる。
If the three-phase induction motor 64 is a squirrel cage motor, e1=r1
・i1+pφ1+jωeφ1 ・(13) According to the definition of φ2.

ここで、座標をφ2軸に固定して、D,q軸に分解する
と、となり、したがつて が算出される。
Here, if the coordinates are fixed to the φ2 axis and decomposed into the D and q axes, then the following can be calculated.

一方、トルクはとなる。On the other hand, the torque is.

また、有効磁束は、となる。Also, the effective magnetic flux is as follows.

トルクと有効磁束指示による制御を行うには、Tとφに
より他の変数が決定されなければならない。
To control with torque and effective flux instructions, other variables must be determined by T and φ.

ここで、(22)式より、となる。Here, from equation (22), it becomes.

今、(23)式に於いて、第2図の如く、系として問題
とならない程度の応答速度の増幅器を用いれば、T,φ
(=lφ1)の指示に依り、小なる方のφ2を決定する
事ができる。
Now, in equation (23), if we use an amplifier with a response speed that does not cause problems as a system, as shown in Figure 2, then T, φ
(=lφ1), the smaller φ2 can be determined.

上述の事を、第6図のベクトル図に従つて説明するに、
同図は誘導電動機64の有効磁束φ、2次鎖交磁束φ2
の位相関係に依り、あるトルク設定値に対して2種類鎖
交磁束φ2の値を取り得る事を示すものである。
To explain the above according to the vector diagram in Figure 6,
The figure shows the effective magnetic flux φ of the induction motor 64 and the secondary interlinkage magnetic flux φ2.
This shows that two types of values of the interlinkage magnetic flux φ2 can be taken for a certain torque setting value depending on the phase relationship.

即ち、有効磁束ベクトルφと2次鎖交磁束ベクトルφ2
の差分ベクトル(L2−M)I2は、2次電流ベクトル
φ2と並行でなければならないし、2次電流ベクトルφ
2は有効磁束ベクトルφより90電以上遅れる事から、
2次鎖交磁束ベクトルφ2の小さい方の値が求める方の
値という事に”なる。
That is, the effective magnetic flux vector φ and the secondary interlinkage magnetic flux vector φ2
The difference vector (L2-M) I2 must be parallel to the secondary current vector φ2, and the secondary current vector φ
2 lags the effective magnetic flux vector φ by more than 90 volts, so
The smaller value of the secondary flux linkage vector φ2 is the value to be sought.

従つて、第2図の回路構成は、2次鎖交磁束φ2を求め
るに当つて、小さい方の値を求める如き構成を採つてい
る。
Therefore, the circuit configuration shown in FIG. 2 is such that when determining the secondary magnetic flux linkage φ2, the smaller value is determined.

また、(21)式より、 となり、従つて第2図に示す如き通常の演算回路構成で
、T及びφの指示に基きSO)eを決定する事が出来る
ものである。
Further, from equation (21), it becomes as follows. Therefore, SO)e can be determined based on the instructions of T and φ with a normal arithmetic circuit configuration as shown in FIG.

ところで、実際の装置で制御出来るのは、Iell(=
e),ωeであるので、φ2,s0)eよりこれらを求
める必要がある。
By the way, Iell (=
e), ωe, it is necessary to find these from φ2, s0)e.

電動機速度ωrを用いて、 WV覧ノW 〜 聯W &
\yυノとなる。
Using the motor speed ωr, WV view W ~ Ren W &
It becomes \yυノ.

φ2軸基準で演算すれば、(a),(16)〜(19)
式よりとなる。
If calculated based on φ2 axis, (a), (16) to (19)
From the formula.

但し、T4?である。また、 Mr2 (16),(17)式より、 となり、(13)式より ゛−″
となる。
However, T4? It is. Also, from formulas (16) and (17), Mr2 becomes, and from formula (13), ゛-''
becomes.

この値は、第3図の回路構成を通じて求める事が出来る
。なお、T,φの指示を満足するには、El,ωeを制
御すれば必要十分である事は、以下に述べる如くして証
明出来る。
This value can be determined through the circuit configuration shown in FIG. Note that in order to satisfy the instructions of T and φ, it is necessary and sufficient to control El and ωe, which can be proven as described below.

先ず、(25)式に依り、ωeよりSωeが決定される
First, Sωe is determined from ωe according to equation (25).

また、(26),(28)式を用いて、ωE,SωE,
elに依りφ,φが決定される。(18),(19)式
を用いて、SO)eとφ2に依りφ2軸基準のiが決定
される。また、(21)式を用いて、SO)eとφ2に
依りTが決定される。そして、(22)式を用いて、S
ωeとφ2に依り、φ2軸基準のφが決定される。第2
図並びに第3図の構成は、上記各演算を実行する為の回
路を構成するものであるが、以下その動作について詳細
に説明する。
Also, using equations (26) and (28), ωE, SωE,
φ and φ are determined depending on el. Using equations (18) and (19), i based on the φ2 axis is determined based on SO)e and φ2. Further, using equation (21), T is determined depending on SO)e and φ2. Then, using equation (22), S
Based on ωe and φ2, φ based on the φ2 axis is determined. Second
The configurations shown in the drawings and FIG. 3 constitute a circuit for executing each of the above operations, and the operation thereof will be explained in detail below.

先ず、第2図の構成は、調整抵抗器70に依つて与えら
れる有効磁束φ並びにトルク基準入力18であるトルク
Tから、(23),(24)式に基きφ2並びにSO)
eを求める為のである。
First, the configuration shown in FIG. 2 calculates φ2 and SO) based on the effective magnetic flux φ given by the adjustment resistor 70 and the torque T which is the torque reference input 18 based on equations (23) and (24).
This is to find e.

ここで、演算増幅器4はφ2制御回蹟を構成するもので
、平方根関数発生器11、自乗関数発生器12,14,
1+T2P演算回路13、T2ら演算回路15、乗算器
16、反比例関数発生器17に依り、(23)式の演算
を実行し、φ2,Tからるの大きさφを計算し、更に極
性変換回路22で極性変換を行い、φの基準に対する帰
還信号として前記演算増幅器4に帰還してる。
Here, the operational amplifier 4 constitutes a φ2 control circuit, and includes a square root function generator 11, square function generators 12, 14,
The 1+T2P calculation circuit 13, the T2 calculation circuit 15, the multiplier 16, and the inverse proportional function generator 17 execute the calculation of equation (23), calculate the size φ from φ2 and T, and further convert the polarity conversion circuit. 22 performs polarity conversion and feeds back to the operational amplifier 4 as a feedback signal with respect to the reference φ.

以上の構成は、φ制御ループを構成しているが、この時
の演算増幅器4の出力であるφ2としては、2つの値を
とに得るので、小さな方の値のみの選択出力を行なわせ
るべく、調整抵抗器8、ダイオード9,10に依つてバ
イアスを与える。
The above configuration constitutes a φ control loop, but since two values are obtained for φ2, which is the output of the operational amplifier 4, in order to selectively output only the smaller value. , adjustment resistor 8, and diodes 9 and 10 provide bias.

従つて、最終的には、所要のφ2出力を得る事が出来る
ものである。一方、反比例関数発生器17、自乗関数発
生器19、乗算器20、R2演算回路21は、(24)
式の演算を実行するので、φ2,TからSO)eを演算
する系を構成するものである。
Therefore, in the end, the required φ2 output can be obtained. On the other hand, the inverse proportional function generator 17, the square function generator 19, the multiplier 20, and the R2 arithmetic circuit 21 are (24)
Since the calculation of the formula is executed, it constitutes a system that calculates SO)e from φ2,T.

また、第3図の構成は、(25),(28),(29)
の各式の演算を実行して、φ2,s6)E,ωrの各入
力から、El,ωeを求める為のものである。
Also, the configuration in Figure 3 is (25), (28), (29)
This is to calculate El and ωe from the inputs of φ2, s6)E and ωr by executing the calculations of the equations.

ここで、L1/M演算回路31、1+?Y4P演算,回
路32、P演算回路33は(28)式の実数部第3項を
計算し、T4演算回路3牡乗算器35,38は(28)
式の実数部第2項を計算し、また1/M演算回路39、
1+T3P演算回路40、r1演算回路41は(28)
式の実数部第1項を計算している。以上述べた各回路群
で演算された各項は、その総和を自乗関数発生器46に
力される。一方、T4演算回路3牡乗算器35、P演算
回路36は(28)式の虚数部第3項を計算し、T4演
算回路34、乗算器35、乗算器37は(28)式の虚
数部第2項を計算し、またT3/M演算回路42、乗算
器43、r1演算回路44は(28)式の虚数部第1項
を計算している。以上のL各回路群で演算された各項は
、その総和を自乗関数発生器45に入力される。前記各
自乗関数発生器45,46の出力は、その和を平方根関
数発生器47に入力されるが、該関数発生器47の出力
はe1の大きさe1となる。
Here, L1/M calculation circuit 31, 1+? Y4P calculation circuit 32 and P calculation circuit 33 calculate the third term of the real part of equation (28), and T4 calculation circuit 3 multipliers 35 and 38 calculate (28)
Calculates the second term of the real part of the equation, and also a 1/M calculation circuit 39,
1+T3P calculation circuit 40 and r1 calculation circuit 41 are (28)
The first term of the real part of the equation is calculated. The sum of the terms calculated by each of the circuit groups described above is input to the square function generator 46. On the other hand, the T4 arithmetic circuit 3 multiplier 35 and the P arithmetic circuit 36 calculate the third term of the imaginary part of the equation (28), and the T4 arithmetic circuit 34, the multiplier 35, and the multiplier 37 calculate the imaginary part of the equation (28). The second term is calculated, and the T3/M calculation circuit 42, multiplier 43, and r1 calculation circuit 44 calculate the first term of the imaginary part of equation (28). The sum of each term calculated in each of the L circuit groups described above is input to the square function generator 45. The sum of the outputs of the square function generators 45 and 46 is inputted to a square root function generator 47, and the output of the function generator 47 has a magnitude e1 of e1.

一方、Sωr並びにωrの各入力は、(25)式に従つ
てその和を演算され、ωeとして出力される。次に、本
発明の主要回路となる第4図の構成について説明する。
On the other hand, each input of Sωr and ωr is summed according to equation (25), and is output as ωe. Next, the configuration of FIG. 4, which is the main circuit of the present invention, will be explained.

第4図は前にも述べた様に、正゛弦波でない電圧で誘導
電動機を駆動する場合に、正弦波電圧基準と、実際の電
圧との波形の相異を演算する回路である。第4図の構成
に於いて、演算増幅器103に抵抗101を通じて入力
されるElRは1次R相の正弦波電圧基準である。
As mentioned above, FIG. 4 is a circuit that calculates the difference in waveform between a sine wave voltage reference and an actual voltage when an induction motor is driven with a voltage that is not a sine wave. In the configuration shown in FIG. 4, ElR input to the operational amplifier 103 through the resistor 101 is a primary R-phase sine wave voltage reference.

一方、1次R相の実際の波形信号e″1Rは、前記演算
増幅器103の負側に抵抗106を通じて入力され、そ
の結果、ElRとe″1Rの差分信号が抵抗102、演
算増幅器103の増幅回路で増幅される。なお、この場
合、演算増幅器103の出力として、差分のみを得る為
に、平均出力零制御が行なわれる。具体的には、演算増
幅器103の出力をフィルタ107を介して増幅器10
9に入力する。そして、前記増幅器109の出力信号と
e″1R信号を乗算器108に於いて乗算し、これを抵
抗106を介して演算増幅器103の負側に与える事に
依り、該演算増幅器103の出力をElRI:ニ.e″
1Rの差分のみとする。以上述べた如くして得られた差
分信号は、乗算器104に於いてElR信号を乗じられ
、加重平均をとられた上で、抵抗105を通じて演算増
幅器132に与えられる。一方、S相についても、11
1〜119で示される回路群を通じて全く同様演算を施
され、演算増幅器132に与えられる。
On the other hand, the actual waveform signal e''1R of the primary R phase is input to the negative side of the operational amplifier 103 through the resistor 106, and as a result, the difference signal between ElR and e''1R is amplified by the resistor 102 and the operational amplifier 103. It is amplified by the circuit. In this case, average output zero control is performed in order to obtain only the difference as the output of the operational amplifier 103. Specifically, the output of the operational amplifier 103 is passed through the filter 107 to the amplifier 10.
Enter 9. Then, by multiplying the output signal of the amplifier 109 and the e''1R signal in a multiplier 108 and applying this to the negative side of the operational amplifier 103 via the resistor 106, the output of the operational amplifier 103 is :d.e″
Only the difference is 1R. The difference signal obtained as described above is multiplied by the ElR signal in the multiplier 104, a weighted average is taken, and the resultant signal is applied to the operational amplifier 132 through the resistor 105. On the other hand, regarding the S phase, 11
Exactly the same calculations are performed through the circuit groups indicated by 1 to 119, and the results are applied to the operational amplifier 132.

また、T相についても、121〜129で示される回路
群を通じて全く同様演算を施され、演算増幅器132に
与えられる。
Further, the T-phase is also subjected to exactly the same calculation through the circuit group shown by 121 to 129, and is provided to the operational amplifier 132.

演算増幅器132に於いては、以上述べた如くして得ら
れたR,S,Tの各相の差分の加重平均値の総和をとり
、抵抗105,115,125,131で決定される増
幅率に従つてこれを増幅し、出力信号e″1を得る。
In the operational amplifier 132, the weighted average value of the differences between the R, S, and T phases obtained as described above is summed, and the amplification factor determined by the resistors 105, 115, 125, and 131 is calculated. This is amplified according to , and an output signal e″1 is obtained.

前記出信号e″1は電圧基準調整用の信号として用いら
れる。以上説明した、第2図、第3図、第4図の各構成
をそれぞれ有効磁束、トルク/2次鎖交磁束、すベリ周
波数演算回路73、2次鎖交磁束、すベリ周波数/1次
電圧、電動機1次周波数、演算回路74、電圧非正弦波
率演算回路82として用いたのが第1図の誘動電動機制
御装置で、直流方式方形波電圧形インバータを用いた場
合を例示するものであることについては先にも述べた通
りである。
The output signal e''1 is used as a signal for voltage reference adjustment. The induction motor control device shown in FIG. 1 was used as the frequency calculation circuit 73, secondary flux linkage, slip frequency/primary voltage, motor primary frequency, calculation circuit 74, and voltage non-sinusoidal wave rate calculation circuit 82. As mentioned above, this is an example of the case where a DC type square wave voltage type inverter is used.

第1図の構成に於いては、調整抵抗70に依つて有効磁
束基準φを与え、また調整抵抗器71に依つて回転数基
準Nを与える。
In the configuration of FIG. 1, an adjustment resistor 70 provides an effective magnetic flux reference φ, and an adjustment resistor 71 provides a rotational speed reference N.

速度制御用増幅器72に於いては、前記回転数基準Nと
回転計発電機65の出力信号に依り速度検出回路79で
検出した速度信号との差分を演算し、これをトルク信号
Tとして出力する。前記調整用抵抗器70からの有効磁
束基準φと前記速度制御用増幅器72の出力Tは演算回
路73に入力されるが、ここでは前にも述べた如く、φ
並びにTからφ2及びSωeを演算し出力する。前記演
算回路73の出力φ2,Sωeは演算回路74に入力さ
れる。
The speed control amplifier 72 calculates the difference between the rotation speed reference N and the speed signal detected by the speed detection circuit 79 based on the output signal of the tachometer generator 65, and outputs this as a torque signal T. . The effective magnetic flux reference φ from the adjustment resistor 70 and the output T of the speed control amplifier 72 are input to the arithmetic circuit 73, but here, as mentioned earlier, φ
Also, φ2 and Sωe are calculated from T and output. The outputs φ2 and Sωe of the arithmetic circuit 73 are input to the arithmetic circuit 74.

前記演算回路74に於いては、前記演算回路73の出力
φ2,s4)e並びに速度検出回路79の出力ωrに基
き、前にも説明した如き演算を行い、e1並びにωeを
算出する。一方、3相誘導電動機64の入力電圧を、電
圧検出回路81で検出し、電圧非正弦波率演算回路82
に於いて、前にも述べた如き演算を行う事に依り、正弦
波電圧基準との差分e″1を算出する。前記演算回路7
4の出力e1は、前記電圧非正弦波率演算回路82の出
力e″1信号に依つて補正され、この信号が交流一直流
コンバータ62の出力電圧基準として用いられる。一方
、交流一直流コンバータ62の出力直流回路の電圧を、
電圧検出回路66で検出して、これを電圧帰還信号とし
ている。一次電圧制御用増幅器68に於ては前記電圧帰
還信号を前記出力電圧基準と突き合せ、その差分信号を
コンバータ用位相制御回路67に入力している。前記位
相制御回路67は前記差分信号に基き、交流一直流コン
バータ62の各構成素子の点弧パルスを制御して、前記
交流一直流コンバータ62の出力を必要な電圧に制御す
るものである。一方、演算回路74の出力信号ωeと周
波数検出回路78の出力の周波数信号はその差分を周波
数制御用増幅器75に入力され、増幅される。
In the arithmetic circuit 74, based on the outputs φ2, s4)e of the arithmetic circuit 73 and the output ωr of the speed detection circuit 79, the arithmetic operations as described above are performed to calculate e1 and ωe. On the other hand, the input voltage of the three-phase induction motor 64 is detected by the voltage detection circuit 81, and the voltage non-sinusoidal wave factor calculation circuit 82
In this case, the difference e″1 from the sine wave voltage reference is calculated by performing the calculation as described above.The calculation circuit 7
The output e1 of the AC-DC converter 62 is corrected by the output e''1 signal of the voltage non-sine wave factor calculation circuit 82, and this signal is used as the output voltage reference of the AC-DC converter 62. The output DC circuit voltage of
The voltage detection circuit 66 detects this and uses it as a voltage feedback signal. The primary voltage control amplifier 68 compares the voltage feedback signal with the output voltage reference, and inputs the difference signal to the converter phase control circuit 67. The phase control circuit 67 controls the firing pulse of each component of the AC-DC converter 62 based on the difference signal, and controls the output of the AC-DC converter 62 to a required voltage. On the other hand, the difference between the output signal ωe of the arithmetic circuit 74 and the frequency signal output from the frequency detection circuit 78 is input to the frequency control amplifier 75 and amplified.

前記周波数制御用増幅器75の出力は電圧/周波数変換
回路76に与えられ、900位相差の2相出力D,qの
発振信号に変換される。2相/3相変換器77は前記2
相出力D,qを3相の発振信号に変換して、これを直流
一交流インバータ63の位相制御回路69に与える。そ
の結果、直流一交流インバータ63の各構成素子の点弧
パルス信号が制御され、その出力に依つて3相誘導電動
機64が駆動される。以上述べた如き制御回路群を通じ
て、商用電源は交流一直流コンバータ62で必要な電圧
の直流に変換され、コンデンサCで平滑された上で直流
一交流インバータ63を通じて必要な周波数の交流に変
換され、3相誘導電動機64に与えられる。
The output of the frequency control amplifier 75 is given to a voltage/frequency conversion circuit 76 and converted into an oscillation signal of two-phase outputs D and q with a phase difference of 900. The two-phase/three-phase converter 77
The phase outputs D and q are converted into three-phase oscillation signals, which are applied to the phase control circuit 69 of the DC-AC inverter 63. As a result, the firing pulse signals of each component of the DC-AC inverter 63 are controlled, and the three-phase induction motor 64 is driven by the output thereof. Through the control circuit group as described above, the commercial power source is converted into DC with the required voltage by the AC-DC converter 62, smoothed by the capacitor C, and converted into AC with the required frequency by the DC-DC inverter 63. A three-phase induction motor 64 is provided.

この結果、前記3相誘導電動機には駆動トルクが発生し
、回転力が生じるが、この時の回転数は回転計発電機6
5で検出され帰還される事となる。以上述べた如き構成
に依り、3相誘導電動機64のトルク制御を行うにあた
つても、必要最小限の電流で効率的な、またトルクリツ
プルの少ない制御を効果的に実施する事が出来る。
As a result, driving torque is generated in the three-phase induction motor, and rotational force is generated, but the rotational speed at this time is
It will be detected and returned at 5. With the above-described configuration, when controlling the torque of the three-phase induction motor 64, it is possible to perform efficient control with the minimum necessary current and with less torque ripple.

なお、上記実施例に於いては、直流方式形波電圧形イン
バータを用いた誘導電動機制御回路を例示したが、本発
明の実施はこれに限定されるものではなく、変換器とし
てサイクロコンバータやPWM(パルス幅変調)形変換
器を用いてもよい事は勿論である。
In the above embodiment, an induction motor control circuit using a DC type wave voltage type inverter is illustrated, but the implementation of the present invention is not limited to this, and a cycloconverter or a PWM converter may be used as the converter. Of course, a (pulse width modulation) type converter may also be used.

また、方形波電流制御の場合は、有効分として基本波電
流が働く事になるが、正弦波出力の変換器を用いて有効
電流の割合を高める事も可能である。
Furthermore, in the case of square wave current control, the fundamental wave current acts as an effective component, but it is also possible to increase the ratio of effective current by using a converter with a sine wave output.

更に上記実施例ではクローズドループとして、速度制御
ループ、1次電圧制御ループ、電動機1次周波数制御ル
ープを持つ構成を例示したが、必要に応じてクローズド
ループの数を増減する事は可能である。
Further, in the above embodiment, the closed loop includes a speed control loop, a primary voltage control loop, and a primary motor frequency control loop, but it is possible to increase or decrease the number of closed loops as necessary.

以上述べた如く、本発明に依れば、誘導電動機のベクト
ル制御を行うに当つて、従来は2次鎖交磁束制御であつ
た為に有効磁束が必ずしも一定では無く、トルクが必ず
しも有効電流に比例しない為に必要以上の電流を流す場
合が生じていたのに対して、有効磁束制御に依り、トル
クが有効電流に比例する事から必要最小限の電流での制
御が可能となり、また正しい定出力制御を行う事の出来
る新規の誘導電動機制御装置を得る事が出来るものであ
り、回転機の自動制御を行うに当つて必要な条件として
の、小容量設備に依る大容量システムの制御という要求
を満足する事が出来るものである。
As described above, according to the present invention, when performing vector control of an induction motor, since conventionally secondary flux linkage control was used, the effective magnetic flux is not necessarily constant, and the torque is not necessarily equal to the effective current. In contrast, with effective magnetic flux control, the torque is proportional to the effective current, so it is now possible to control the current with the minimum necessary current, and it is possible to control the current accurately. It is possible to obtain a new induction motor control device that can perform output control, and it meets the requirement of controlling a large-capacity system using small-capacity equipment, which is a necessary condition for automatically controlling rotating machines. It is possible to satisfy the following.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例に係る誘導電動機制御装置の
システム構成図、第2図、第3図、第4図は第1図のシ
ステムの詳細な構成を示す部分回路構成図、第5図は計
算式諸量と誘導電動機の対応関係を示す説明図、第6図
は第2図の回路の動作を説明するベクトル図である。 62・・・交流一直流コンバータ、63・・・直流一交
流インバータ、64・・・3相誘導電動機、66・・・
電圧検出回路、67・・・コンバータ位相制御回路、6
8・・・1次電圧制御用増幅器、69・・・インバータ
位相制御回路、70,71・・・調整抵抗器、72・・
・速度制御用増幅器、73,74・・・演算回路、75
・・電動機1次周波数制御用増幅器、76・・・電圧/
周波数変換回路、82・・・電圧非正弦波率演算回路。
FIG. 1 is a system configuration diagram of an induction motor control device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are partial circuit configuration diagrams showing the detailed configuration of the system in FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the correspondence between calculation formula quantities and induction motors, and FIG. 6 is a vector diagram explaining the operation of the circuit shown in FIG. 2. 62...AC-DC converter, 63...DC-DC inverter, 64...3-phase induction motor, 66...
Voltage detection circuit, 67...Converter phase control circuit, 6
8... Primary voltage control amplifier, 69... Inverter phase control circuit, 70, 71... Adjustment resistor, 72...
・Speed control amplifier, 73, 74... Arithmetic circuit, 75
...Amplifier for motor primary frequency control, 76...Voltage/
Frequency conversion circuit, 82... Voltage non-sinusoidal wave rate calculation circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 可変電圧、可変周波数の交流電力を誘導電動機に供
給する変換器と、前記誘導電動機の有効磁束および回転
速度基準をそれぞれ設定する設定手段と、前記誘導電動
機の一次電圧、回転速度および回転角速度を検出する検
出手段と、有効磁束ベクトルが一次電流ベクトルおよび
二次電流ベクトルのベクトル和と一次二次相互インダク
タンスの積であること、及び有効磁束ベクトルは二次鎖
交磁束方向の成分およびそれに直交する方向の成分に分
離できることから、一次電流および二次電流を二次鎖交
磁束方向の成分およびそれに直交する方向の成分に分離
演算し、設定された有効磁束基準と設定された回転速度
基準および検出された回転速度の差として与えられるト
ルク基準とから二次鎖交磁束を演算しかつこの二次鎖交
磁束および前記トルク基準によりすべり周波数を演算す
る第1の演算回路と、演算された二次鎖交磁束およびす
べり周波数から一次鎖交磁束を演算し、一次抵抗降下分
と前記一次鎖交磁束の変化の割合に比例する成分および
前記一次鎖交基準に比例する成分の和から一次電圧を演
算しかつ演算した前記すべり周波数および検出した回転
角速度の和から一次周波数を演算する第2の演算回路と
、演算された一次周波数を電圧/周波数変換して正弦波
電圧基準を作る正弦波発振回路と、検出された前記誘導
電動機の一次電圧および前記正弦波電圧基準を比較し、
各相の差分の平均値を加えることによつて非正弦波率を
演算する第3の演算回路とを具備し、前記第2の演算回
路によつて演算された一次電圧を前記の第3の演算回路
の非正弦波率で補正した信号により前記変換器の電圧の
大きさを制御し、前記正弦波電圧基準によつて前記変換
機の周波数を制御することを特徴とする誘導電動機制御
装置。
1. A converter for supplying alternating current power of variable voltage and variable frequency to an induction motor, a setting means for respectively setting effective magnetic flux and rotational speed standards of the induction motor, and setting means for setting the primary voltage, rotational speed and rotational angular velocity of the induction motor, respectively. a detection means for detecting; an effective magnetic flux vector is a product of a vector sum of a primary current vector and a secondary current vector; and a primary and secondary mutual inductance; Since the primary current and secondary current can be separated into directional components, the primary current and secondary current are separated into a component in the direction of the secondary interlinkage flux and a component in a direction perpendicular to it, and the set effective magnetic flux standard and the set rotational speed standard and detection are a first calculation circuit that calculates a secondary magnetic flux linkage from a torque reference given as a difference in rotational speeds, and calculates a slip frequency based on the secondary magnetic flux linkage and the torque reference; Calculate the primary magnetic flux linkage from the magnetic flux linkage and the slip frequency, and calculate the primary voltage from the sum of the primary resistance drop, a component proportional to the rate of change in the primary magnetic flux linkage, and a component proportional to the primary linkage reference. and a second calculation circuit that calculates a primary frequency from the sum of the calculated slip frequency and the detected rotational angular velocity, and a sine wave oscillation circuit that converts the calculated primary frequency into a voltage/frequency to create a sine wave voltage reference. , comparing the detected primary voltage of the induction motor and the sinusoidal voltage reference;
and a third calculation circuit that calculates a non-sinusoidal wave factor by adding the average value of the difference of each phase, and the primary voltage calculated by the second calculation circuit is applied to the third calculation circuit. An induction motor control device characterized in that the magnitude of the voltage of the converter is controlled by a signal corrected by a non-sinusoidal wave factor of an arithmetic circuit, and the frequency of the converter is controlled by the sine wave voltage reference.
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