JPS6066685A - 誘導電動機のペクトル制御方式 - Google Patents

誘導電動機のペクトル制御方式

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JPS6066685A
JPS6066685A JP17288883A JP17288883A JPS6066685A JP S6066685 A JPS6066685 A JP S6066685A JP 17288883 A JP17288883 A JP 17288883A JP 17288883 A JP17288883 A JP 17288883A JP S6066685 A JPS6066685 A JP S6066685A
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JP
Japan
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current
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motor
magnetic flux
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JP17288883A
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English (en)
Inventor
Mikio Takeda
幹男 竹田
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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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    • 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
    • H02P1/00Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/16Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters
    • H02P1/46Arrangements for starting electric motors or dynamo-electric converters for starting dynamo-electric motors or dynamo-electric converters for starting an individual synchronous motor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor And Converter Starters (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、電流形インバータによる誘導電動機制御方
式、特に電動供電流を磁束電流成分とトルク電流成分と
に分離して制御する、いわゆるベクトル制御方式に関す
る。
〔従来技術とその問題点〕
第1図社誘導電動機の磁束および電流ベクトルを示すベ
クトル図である。
すなわち、誘導電動機の1次電流=1は、回転子を中心
に回転する空間ベクトルとしてとらえることができる。
これと同様に、1次電流によって生ぜしめられる回転子
鎖交磁束も、回転子軸を中心にして回転する空間ベクト
ルとしてとらえることができる。1次電流ベクトルi1
のうち、磁束ベクトルΦと同一方向の成分は磁化電流t
Mと呼ばれており、直流機の界a電流に相当するもので
bる。また、これと直角な方向の成分はトルク電流iT
と呼ばれ、直流機の電機子電流に相当するものである。
誘導電動機におけるこれらの成分を互いに独立に分離し
て制御することができるなら番よ、直流機よりも安価で
、しかも堅牢な誘4電動什・毛において直流機と同等の
可変速制御性能を発揮させることができる。かかる原理
にもとづいて誘導電動機を制御するのが;いわゆる+t
S導電動機のベクトル制御と云われるものである。な2
6、矢印(→)を伺したものはベクトルffiを表わし
ているが、特にベクトル量を強調する場合を除いては、
矢印による区別はしないものとする。そして、このよ5
1J:誘導電動機のベクトル制御を可能にするためには
、回転する磁束ベクトルの軸(磁束軸。
Δ[+)を基準として、互いに直交する2つの成分の形
で指令値が与えられる電流ベクトルを、回転し1よい固
定軸(α軸)を基準とするベクトル量に変換する必要が
あることから、磁束軸(M軸)の位置を検出しなければ
ならないことがわかる。なお、この固定子軸(α軸)は
、固定子の1つの巻線軸にとるのが一般的である。こう
することによって、磁束軸(M軸)の位置を固定軸(α
111)に対する回転角度ψによってyモわすことがで
きる。
ところで、かかるベクトル制御方式によれば、電動機の
始動時に電流がラッシュ状に流れたり、負荷トルクまた
は加速トルクが大きい場合には、1!流調節ルーズによ
る電流制限値に達して必要なトルクを発生ずることがで
きずに加速不能となる場合船しばしば起るという欠点を
有している。これは、電動α5内部磁束Φと磁化電流i
Mとの間に、なる関係式が成立する、つまり、磁束のが
磁化電流IMに対して一定の時間遅れをもつという点に
起因しており、始動時にをよ不足励磁のま工で加速され
るところに原因がある。なお、上式において、Mは固定
子と回転子との間の相互インダクタンス、Tii電動機
2次回路の時定数、Sはラプラス演算子である。
〔発明の目的〕
この発明はかかる点に鑑みてなされたもので、赴転聞始
時に電動機が不足励磁のま瓦加速されることのないよう
にして、無用のラッシュ電流や加速不能に陥ることを阻
止し得る電流形・1ンバータ駆動のF5冶;電動機のベ
クトル制御方式を提供することを目的とする。
〔発明の要点〕
その要点tよ、電流形インバータを用いて誘導電rb偽
をベクトル制御するシステムにおいて、電動札ユの所定
の2相間を予め直流励磁してその内部磁束を確立させた
状態で運転開始することにより、13 lb特性を改善
するよつにした点にある。
〔発りFJの実施例〕
2(¥2図1tよこの発明の実施例を示す41り底口で
ある。
同図にrdいて、1は順変換器(コンバータ)、2tよ
逆変換器(インバータ)、3は誘導電動機、4は速度検
出用発電機、11は速度指令演算器(ソノトスタート回
路)、12は速度RL’J節W(ASR)、15をよV
、1定子電流演算器、14は電流調節器(ACR)、1
5は移相器、16,20はノくルスアンプ、17は割算
器、18はベクトル演算器、19はパルス分配器、21
は運転指令回路、SEは設定IL SWl、5W2Uス
・fツチである。なお、運転指令回路21はインパーク
ゲートIN1〜IN3、ノアゲートNOR,タイマTお
よびスイッチSW3等より構成されている。
順変換器1、逆変換器2および直流リアクトルDCLに
よって電流形インバータが構成され、該インバータにて
誘導電動機6が駆動される。その回転速度nは、速度検
出用発電機4を介して検出され、速度指令値n*を演算
する演算回路(ソフトスタート回路)11の出力と比較
される。速度調節器12は、該偏差が零となるように調
節演算を行ない、その出力はトルク電流指令値ムダとな
る。固定子電流演算器13では、このトルク電流指令値
iT0と、設定器SEを介して与えられる磁化電流設定
値iM*とにもとづいて固定子TrLfL指令値11*
を演算し、電流調節器14に与えるので、該調節器14
唸電流検出器CTを介して得られる電流実際値11をそ
の値令値11°に一致させるべく円節演算を行゛ない、
移相器15およびパルスアンプ16を介して順変換器1
の点弧制御を行なう。
一方、速度調節器12を介して得られるトルク電流指令
値IT?と、設定器SEから与えられる磁化電流指令値
iM“とが割算器17により除算されてスリップ周波数
指令値ωst”がめられる。ベクトル演算器18は、こ
のスリップ周波数指令値ω、t″と電動機速度ω2とを
加算した周波数ω1(=ωst+ω2)をもってインバ
ータ2の周波数を制御すヘク、所定のパルスをパルス分
配器19およびパルスアンプ20を介してインバータ2
の各サイリスクに与える。
以上が、良く知られている誘導電動機のベクトル制置方
式の概要であるが、この発明はかかる方式において、運
転指令回路21を図の如く構成するとともに、以下の如
き制御を行なう。
すなわち、スイッチSW1.5W2t−,1:、それぞ
れA’Fi開始指令RN、運転準備成立指令RDを与え
るもので、この発明は、該指令RDを指令RNに先立っ
て与える点が特徴である。指令Rrlは、例えば60−
”レベルの信号として与えられ、これにより速度指令値
演算回路11および速度調節器12は零ホールドZi(
(出力を零に保持しておくこと。)される一方、電流調
節器14のノζルスシフト(順変換器1の電流を零にす
る。)を解除し、パルスアンプ20をパルスオンの状態
にしてインバータ2に所定のパルスを与える。このとき
、゛ロー”レベルの指令RDは、タイマT、ノアゲー)
NORおよびインバータゲートIN1を介して゛′ハイ
“レベルの信号となり、これが零ホールド信号z■■と
して用いられる一方、インバータゲー)IN2.IN3
を介してスイッチSW3へ”ロー”レベルの信号として
与えられ、スイッチSW3を不動作状態にして電流調節
器14に○信号が与えられない(パルスシフトさせない
)ようにする。
なお、タイマTは、電動機内部磁束の確立を確保するた
めに設けられ、これがタイムオーバする迄の間(T、時
間)は、たとえスイッチSW2が閉成されてRN指令が
与えられても、ノアゲートの出力f”o−”レベルに保
ち、零ホールドZH1−解除し1fいようにする。した
がって、上述の如き指令RI)が与えられると、速度指
令演算器11および速度r4節器12は零ホールドされ
る一方、電流11.1原器14は生かされるため、トル
ク電流指令値; T* kl、出力されず、したがって
、電流調節器14にり、磁化電流のみが指令される(i
hq”)。また、トルクiiL yli Iii令値i
T*が出ないため、スリップ周波数1:1令ωst”も
出力されず、その結果、インバータゲートスがオン状態
となっても、インバータ2は転流を開始することはなく
、その所定の2相アーム(例えば、U相とY相)のみが
通流し続けることに7よる。こうして、所定の2相アー
ムの各サイリスクに電流が流れ続けて電¥Jb機は直流
励磁されるが、この電流は磁化電流成分iMだけである
ため、電動機の定格電流に対して適宜に選定されている
り゛イリスタに対して過電流になる等の問題もなく、安
全に電1B!機内部磁束の確立が行なわれる。なお、こ
のどき、電動機には周波数指令が与えられていl、(い
りで、電動機が回転することがないのは言う迄もない。
しかる後、タイマ1゛がタイムオーバとなるT1時間後
にスイッチSW2が閉成され、運転開始指令RNが与え
られると、速度*”J fii器12は所定のトルク電
流指令値iT9を出力し、インバータ2は、(ωsL+
ω2)なる周波数で転流を開始するが、このどき′@、
動ぜt内部磁束は既に確立しているので、従来の如く不
用なラッシュ電流が流れることはなく、また加速不能の
状態に陥ることもなく、日清に運転を開始すえ)ことが
できる。1よお、運転準備成立指令RDにもとづいて電
動機に流す電流値は、必ずしも定格の磁化電流である必
要はなく、それよりも小さな値であってもそれに応じた
磁束が発生ずることから、始動11¥件の改善には充分
に役立つものである。したがって、電動機冷却用ファン
においては、X1ス動促に所定の磁化電流を流しておけ
ば(所蔵の2相間を直流励磁しておけば)、運転開始指
令を与える以前にはこれを停止しておくことが可能でA
bす、電動俵冷却用ファンの回転とともに、定格のi♂
を指令するという方法をとることも可能である。また、
一般に、指令RDとILNとの間には、可成りの時間差
があるのが昔通であるから、とのよ5な場合には上述の
タイマ1゛は省略することができる。
〔発明の効果〕
以」二のように、この発すリによれば、誘導機の所定の
2相間を直流励磁し、電動機内部磁束を確立させた状態
で誘導機の運転を開始するようにしたから、従来の如く
無用なラッシュ電流が流れたり、あるいtよ加速不能と
なる等のおそれがなく、したがって、始’abq¥性が
改善され、円滑な運転が保証される利点をもたらすもの
である。
【図面の簡単な説明】
第1シ1tま誘導電動機の磁束および電流ベクトルを示
すベクトル図、第2図はこの発明の実施例を示ず惜成因
である。 ね号説明 1・・・・・・順変換器(コンバータ)、2・・・・・
・逆変換器(インバータ)、6・・・・・・誘導電動機
、4・・・・・・速度検出用発電機、11・・・・・・
速度指令値演算回路(ンフトスタート回路)、12・・
・・・・速度調節器(ASR)、16・・・・・・固定
子電流演算器、14・・・・・・電流調節器(ACn)
、15・・・・・・移相器、16,20・・・・・・パ
ルスアンプ、17・・・・・・割jtF5.18・・・
・・・ベクトル演算器、19・・・・・・パルス分配器
、21・・・・・・運転指令回路、INI〜IN3・・
・・・・インバータグー1−、NOR・・・・・・ノア
ゲート、T・・・・・・タイマ、SW1〜SW3・・・
・・・スイッチ、CT・・・・・・変流器、PT・・・
・・・変圧器、DCL・・・・・・直流リアクトル代理
人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 済

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 少1.【くとも順、逆変換器からなる電流形インバータ
    を介して給電される誘導電動機の固定子電流を熱束と同
    方向の磁化電流とこれと直角な方向の[ルク電流とに分
    離し、速度実際値をその指令値に一致させるべく調節演
    算してトルク電流指令値を出力する速度調節器と、電流
    実際値を該トルク電流指令値および別途与えられる磁化
    電流指令値からめられる固定子電流指令値に一致させる
    べく前記順変換器を制御する電流調節器と、前記トルク
    電流指令値と磁化電流指令値とから演算されるスリップ
    周波数指令値と電動機回転速度との和で表わされる周波
    数によって前記逆変換器の制御を行な5周波数制御系と
    を用いて誘導電動機をベクトル制御するものにおいて、
    外部から所定の指令を受けて前記速度調節器を零ホール
    ドし、電流調節器を動作状態にすることにより前記逆変
    換器を介して電動機に所定の磁化電流のみを供給する運
    転指令装置を設け、該指令装置により電動機の内部磁束
    を確立した後その運転を開始することを特徴とする誘導
    電動機のベクトル制御方式。
JP17288883A 1983-09-21 1983-09-21 誘導電動機のペクトル制御方式 Pending JPS6066685A (ja)

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