JPS611288A - 誘導電動機制御装置 - Google Patents

誘導電動機制御装置

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JPS611288A
JPS611288A JP59118358A JP11835884A JPS611288A JP S611288 A JPS611288 A JP S611288A JP 59118358 A JP59118358 A JP 59118358A JP 11835884 A JP11835884 A JP 11835884A JP S611288 A JPS611288 A JP S611288A
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JP
Japan
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induction motor
magnetic flux
time constant
secondary magnetic
circuit
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JP59118358A
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English (en)
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Hidehiko Sugimoto
英彦 杉本
Shinzo Tamai
伸三 玉井
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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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

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、誘導電動機のベクトル制御装置に係シ、特
に誘導電動機の内部の定数が変化しても、正確なトルク
制御が可能な誘導電動機制御装置に関する。
〔従来技術〕
誘導電動機はベクトル制御によって直流電動機と同等の
特性を得ることが可能になった。
第1図は、従来のベクトル制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。図において、1は三相誘導電動機、2は三
相誘導電動機1の速度を検出するタコジェネレータ、6
は三相交流電力を三相誘導電動機1に供給する可変電圧
可変周波数インバータである。また、4は電気角速度ω
で回転する直交座標軸de、qe上で見た電圧Vd″”
S+Vq”’8を三相交流に変換する座標変換回路、5
は三相交流電流iu、 !V+ !wf:d  q  
軸の値上に変換する座標変換回路である。6はもれリア
クタンスによるde−98軸の干渉を補償する補償回路
で、7は励磁電流指令1d08により励磁電流Ides
を制御する制御回路、8は磁束λdrの制御回路である
。9は弱め界磁のために速度によって二次磁束指令λd
erを変化させる界磁設定回路、10はトルク分電流1
q8sの制御回路、11は速度ωrの制御回路でおる。
また、12は二次磁束λ’d rのすベシ周波数ωSを
演算する回路、16は角速度ωを積分し、位相θを求め
る積分器、14は座標変換のために必要な澗θ、CO8
θを演算する回路である。15は回転角速度ωrに極対
数Pをかける回路である。
第1図において、すベリωSは回路12の回路中で以下
の式 で演算される。
ここに、Trc・・・三相誘導電動機1の二次巻線時定
数設定値、 S ・・・ラプラス演算子、 従って、電気角速度ωは 制御され、この時、直交座標軸d、CI上で一次巻線を
鎖交する磁束λder rλq erのうち磁束λqe
rは0に集束し、二次巻線磁束は直交座標軸dのみ存在
するものとなる。この時、三相誘導電動機1の状態方程
式は と表わすことができる。
ここに、R8・・・−次巻線抵抗、 Rr・・・二次巻線抵抗、 σ・・・もれ係数、 L!+・・・−次巻線自己インダクタンス、Lr・・・
二次巻線自己インダクタンス、M・・・−次、二次巻線
相互インダクタンス、Vdea・・・d0軸−次市、圧
、 vqe8・・・q8軸−次電圧。
とす、?、1d8s rλderはvde’Sによツー
c−51qe8はvq eoS によって独立に制御で
きる。式(4)1式(5)を実現しているのが第1図の
補償回路6である。
上記の様に、励磁分とトルク分の電流が独立に制御でき
るため、第1図では制御回路7をマイナーループに持っ
た制御回路8で磁束λdqを制御し、制御回路10をマ
イナーループに持った速度制御回路で速度制御を行なう
。まだ界磁設定回路9によって、直流機と同様に弱め界
磁もできる様罠なっている。
なお、第1図に示すようなベクトル制御回路の詳細は特
許出願(特願昭58−480979号)[誘導電動機の
制御装置](発明者 杉本英彦他8名)に記載されてい
る。
この様に、三相誘導電動機1はベクトル制御を用いるこ
とによって高精度なトルク制御が可能になるわけである
が、この制御がby、 p立つためには、第1図の回路
12で、励磁電流ld sから二次磁束λ“der を
求める時に使用する二次巻線の時定数値が実際の値と一
致していなくてはならない。
三相誘導電動機1は運転中に温度上昇し、二次巻線の抵
抗値が大きく変動するため、二次巻線時定数の値も大き
く変動する。第1図の回路構成のままでは、三相誘導電
動機1内部の二次時定数が変化しても、制御回路中の二
次時定数は変化しないため、トルク制御に狂いが生ずる
。従って、何らかの方法で二次時定数の変化を検知し、
それに応じて制御回路中の二次時定数の設定値を変える
補償が必要である。
第2図は、従来よシ提案されている二次時定数補償方法
による誘導電機制御装置のブロック図である。図で、同
一符号の1〜15は第1図と同様の部分を示す。16は
三相誘導電動機1の一次電圧から固定子に静止した座標
軸(d、q)上で見た二相の二次磁束を演算する回路で
あシ、17は二相の二次磁束をa e−qe軸に変換し
てd0軸の磁束λderを出力する回路である。18は
回路17によって求められた二次磁束λdrと回路12
によってld sから演算された二次磁束λ“drとか
ら回路12で使用する二次巻線の時定数Trcを変化さ
せる回路である。
第2図で示された回路の動作を説明する。1〜15の部
分は第1図と全く同じ動作をするので説明は省略する。
回路16は、第3図の様な構成を持っている。図の19
.20は三相交流電圧および電流を静止した直交座標軸
d、q上のものに変換する回路である。
さて、直交座標軸d、qで二次磁束λdr +λqrは
、 と表わされる。第8図の回路16は、(7) 、 (8
)式に従って構成されている。@変座標軸dについて説
明すれば、ld8を回路21に入力し、−次巻線抵抗R
Bを乗算し、回路26で、−次電圧Vdsがら一次抵抗
による電圧降下を引き、積分器25で積分し、磁束のも
れを回路27.29で引き、最後にる。直交座標軸qに
ついても回路22,24、積分器26、回路28,30
.52により同様となる。
上記の様にして求めた直交座標軸d、qの二次磁束λd
r 、λqrを回路17で直交座標軸d、qに変換する
。そこで得られた直交座標軸deの二次磁束λderと
、第2図の回路12で演算された二次磁束λ’d0rと
を、回路18で比較し、λderとλ“derが一致す
る様に時定数Trcを変化させる。このだめ、三相誘導
電動機1の運転中に温度上昇によって二次巻線時定数が
変化しても、制御装置゛は二次巻線の時定数Trcがそ
れに追従するだめ、設定値通シの二次磁束λdrになり
、正確なトルク制御が可能である。
しかし、この方式は重大な欠点を持っている。
それは、 (イ)誘導電動機内の温度上昇によシー次巻線抵抗Rs
も変化する。
(ロ)低速領域において一次電圧に占める誘起電圧の割
合が小さくなシ、二次磁束の演算精度が悪化する。
(ハ)極低速時には、第3図における積分器25゜26
の演算稲此が悪くなる。また、停止時には二次磁束の演
算は全く不能である。
頻繁な加減速、起動、停止等を行なうACサーボモータ
等では、あらゆる運転状況において二次時定数が補償さ
れていることが必要である。例えば、静止状態から一定
トルクで急加速したい場合等には、停止時においてさえ
も二次時定数が補償されていないと、電動機が加速され
ても、前記(ロ)。
(ハ)の問題点が解消され、かつ第2図で示した二次時
定数補償回路が働くまでにはかなシの時間がかかり、高
精度のトルク制御は不可能となる。
〔発明の概要〕
従って、本発明は上記のような従来のものの欠点を除去
するためになされたもので、二次磁束信号を強制的に励
振して二次磁束と制御回路中の二次磁束信号との位相を
一致させ、二次時定数を補償する様に構成することによ
シ、停止時を含めた電動機のあらゆる状態で二次時定数
の補償を可能にする誘導電動機制御装置を提供すること
を目的とする。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第4図は本発明の制御装置のブロック図である。
図中1〜15は、第1図と同じ部分である。66は発振
器、64は加算器である。65はサーチコイルの出力で
あり、66はサーチコイルの出力65を直交座標軸d、
q上の値に変換する回路、67は回路66出力を直交座
標軸d、q上の値に変換する回路、68は積分器、69
は交流会λdr  と二次磁束λ“d8r  とを比較
する回路である。
第4図において、発振器66の出力によシ強制的に励磁
電流!d8sを加算器34に入力し、励振すると、二次
磁束λd”sも同様に振動したものとなる。
無負荷時または停止時にはトルク分電流tq s  は
0であるため、二次磁束λdrと励磁電流1d sの関
係は。
という簡単な関係となる。また、二次磁束λ’d rの
演算も同様に、 となる。ここで、三相電動機1中の二次側の時定数Tr
とTrcとが一致していれば、交流会λd”r 交流会
λ’d rの位相も一致したものとなる。ところが、時
定数TrとTrcが一致していないと、それら交流会に
位相差が生ずる。従って、その位相差を0にする様に時
定数Trcを制御すれば、時定数TrとTrcは一致す
る。さらに詳しく言えば、二次磁束λderと励磁電流
!desの位相の周波数特性は、横軸に角周波数(ra
d/s ) 、縦軸に位相(deg )をとる第5図に
示す実線の様に、−次遅れで表わすことができる。もし
、Tr>Trcであるとすると、λ’der の位相特
性は第5図の破線の様になる。従ってλ’der  を
遅らせる様にTrcを大きくする。また、Tr < T
rcの時は、逆にλ’derを進ませる様にTrcを小
さくする。
この様にして、二次巻線時定数TrとT r cを一致
させることができるが、この時の励磁電流1d sの励
振周波数は、1/Trを中心として、位相差が比較的大
きく検出できる範囲であればよい。
上記のアルゴリズムで、停止時、無負荷時の二次時定数
の補償が可能になった。
さて、三相誘導筒、動機1の負荷運転時には、トルク分
電流jqeSが流れる。二次磁束λderと励磁型Mr
、!desの関係は、Tr=TrcO時は(9)式のま
まの簡単な関係であるが、温就上昇によってTr\Tr
cとなると、λd0rと!d0sの関係は非線形となる
。しかし、Trの微小変化を考えて線形化すると、+i
il述のアルゴリズムは成り立つ。
一般に二次時定数の変化は非常にゆっくりとしたもので
あるブこめ、停止時、無負荷時に一要二次時定数を一致
させればその後いかなる運転状態においても、二次時定
数補償は可能である。
さて、三相誘導電動機1の二次磁束λder  の交流
会を検出する動作を以下に述べる。
第4図のサーチコイルの出力65は、三相誘導電動機1
のギャップ磁束の微分値である。回路66で、その三相
の出力を直交座標軸d、q上のものに変換し、さらに、
もれ磁束分を差引いて、二次磁束λderの微分値を求
める。それを回路67で直交座標軸d、q軸上の値に変
換し、d軸の一次磁束λderの微分値を得る。この微
分値は励磁電流la sが一定の時はOである。しかし
、この場合は励磁電流1desを励振しているだめ、二
次磁束λd0rの交流会λdrが回路67から出力され
、それを積分器68で積分し、これより二次磁束λdr
の交流会λdrのみが出力される。
本発明では、時定数Trの補償に必要な情報(fま、二
次磁束λdrの交流会λd1−のみで、直流分には関係
しない。従って積分器38も励振周波数で積分特性を示
す不完全積分器で十分である。
この様にして得られた二次磁束λdrの交流分λd0r
と、フィルタを通して直流分を除いたλ1derの位相
とを回路69において比較して5両者間の差を回路12
に入力する。以下前述の動作によシそれが0になる様に
時定数Trcを変化させる。
なお、本発明における二次時定数補償によると、二次磁
束λderが振動するので低周波のトルクリップルを発
生する。しかし、これは、小信号でありかつ低周波であ
るため、速度制御系によって十分吸収される。
なお、上記実施例ではサーチコイルを用いて二次磁束の
交流分を検出したが、ホール素子を用いても良く、同様
の効果が得られる。また、−次電圧から一次抵抗電圧降
下分を引き、二次磁束の交流分を検出しても良い。
また、上記実施例では自動界磁弱め制御回路を持った速
度制御系について示しだが、勿論、一定励磁の定トルク
負荷に対しても適用できる。その時は、第4図の回路8
,9が不要となシ、励磁電流指令id″・8が加算器6
4に入力される。
〔発明の効果〕
以上の様に本発明では、二次磁束を強制的に励振して、
二次磁束λder  と制御回路中の二次磁束λ’de
r との位相を一致させることで二次時定数を補償する
様に構成したため、電動機のいかなる運転状態において
も二次時定数を補償することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来の誘導電動機制御装置のブロッ
ク図、第8図は第1図に示す装置の一部の回路の詳細を
示すブロック図、第4図は本発明の一実施例による誘導
電動機制御装置のブロック図、第5図は第4図に示す装
置の角周波数対位相を示す特性図である。 1・・・三相誘導電動機、2・・・タコジェネレータ、
6・・・可変電圧可変周波数インバータ、4,5・・・
座標変換回路、6・・・補償回路、7.8,10.11
・・・制御回路、9・・・界磁設定回路、12.14〜
24.27.29〜32,36,37.39・・・回路
、66・・・発振器。なお、図中、同一符号は同一部分
を示す。 (5θρ)腓ハト 手続補正書(自発) lI8オ、59.請0.30FJ。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誘導電動機の一次巻線に制御された交流電力を供
    給する給電装置と、上記給電装置の出力電流の周波数を
    上記誘導電動機の励磁電流、トルク分電流によって演算
    されるすべり周波数及び回転子の角速度によって制御し
    、かつ上記出力電流の振幅を上記誘導電動機の磁束指令
    及びトルク指令によって制御する制御回路とを備え、前
    記制御回路の演算に用いられる上記誘導電動機の二次巻
    線の時定数値を検出された上記誘導電動機の二次巻線の
    時定数値に追従させる様に制御したことを特徴とする誘
    導電動機制御装置。
  2. (2)誘導電動機の二次巻線の時定数は二次磁束を低周
    波で励振し、前記制御回路中で演算される二次磁束の交
    流分と、基準の二次磁束の交流分との間の位相差を検出
    し、その位相差によって制御されることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の誘導電動機制御装置。
  3. (3)誘導電動機の二次巻線の時定数値は上記誘導電動
    機のサーチコイルの出力から検出された二次磁束の交流
    分により制御されることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の誘導電動機制御装置。
JP59118358A 1984-06-11 1984-06-11 誘導電動機制御装置 Pending JPS611288A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013207954A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Hitachi Ltd 誘導電動機の駆動装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013207954A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Hitachi Ltd 誘導電動機の駆動装置

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