JPS61147787A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御装置Info
- Publication number
- JPS61147787A JPS61147787A JP59266473A JP26647384A JPS61147787A JP S61147787 A JPS61147787 A JP S61147787A JP 59266473 A JP59266473 A JP 59266473A JP 26647384 A JP26647384 A JP 26647384A JP S61147787 A JPS61147787 A JP S61147787A
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- 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
- H02P21/00—Arrangements 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明はＰＷＭインバータを介して誘導電動機を可変速
制御する誘導電動機のベクトル制御装置に係シ、轡に安
定な可変速制御を可能とするすベシ周波数制御形のベク
トル制御装置に関する。
制御する誘導電動機のベクトル制御装置に係シ、轡に安
定な可変速制御を可能とするすベシ周波数制御形のベク
トル制御装置に関する。
誘導″！［１１７機のベクトル制御は、電動機の励磁電
流（即ち磁束］を一定に保ち、それに直交するトルク電
流をその指令値と一致するように制御し、このようにし
て誘導電動機の速度を精度よく制御するものであり、す
ベシ周波数制御形のベクトル制御装置は、例えば特開昭
５７−１９９４８９に開示されている。ところがこのベ
クトル制御装置では、誘導・電動機の速度の検出系或は
その目標設定値に異常があると、以下に述べるように電
動機が暴走する危険があった。
流（即ち磁束］を一定に保ち、それに直交するトルク電
流をその指令値と一致するように制御し、このようにし
て誘導電動機の速度を精度よく制御するものであり、す
ベシ周波数制御形のベクトル制御装置は、例えば特開昭
５７−１９９４８９に開示されている。ところがこのベ
クトル制御装置では、誘導・電動機の速度の検出系或は
その目標設定値に異常があると、以下に述べるように電
動機が暴走する危険があった。
第５図は従来の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、すベシ周波数制御形のものである
。この詳細な動作は前記特開昭５７−１９９４８９ に
詳しいが、概略を説明すると以下のようである。第５図
に於てＰＷＭインバータ１はトランジスタあるいはゲー
トターンオフサイリスタ等のスイッチング素子で構成さ
れ、直流電源４からの直流を交流に変換し、誘導電動機
２へ供給する。この交流の周波数及び電圧は、変流器３
で検出された電動機２の一次電流ｉと、２相／３相変換
器８よシ出力された一次電流の指令値ｉｎ とｔヒステ
リシスコンパレータ７でＪ［Ｌ、その出力をパルスアン
プ６で増幅した信号によりスイッチング素子をオンオフ
することによって制御される（ここは実際には３相の構
成である）。
を示すブロック図で、すベシ周波数制御形のものである
。この詳細な動作は前記特開昭５７−１９９４８９ に
詳しいが、概略を説明すると以下のようである。第５図
に於てＰＷＭインバータ１はトランジスタあるいはゲー
トターンオフサイリスタ等のスイッチング素子で構成さ
れ、直流電源４からの直流を交流に変換し、誘導電動機
２へ供給する。この交流の周波数及び電圧は、変流器３
で検出された電動機２の一次電流ｉと、２相／３相変換
器８よシ出力された一次電流の指令値ｉｎ とｔヒステ
リシスコンパレータ７でＪ［Ｌ、その出力をパルスアン
プ６で増幅した信号によりスイッチング素子をオンオフ
することによって制御される（ここは実際には３相の構
成である）。
誘導電動機２の回転速度ωは速度発振器５及び速度検出
器１９により検出され、その指令値ωＧとともに速度演
算器１２へ入力されて、ここでこの偏差に対応したトル
ク電流指令値Ｉｓ６が算出される。リミッタ１３はこの
指令値ＩＢを電動機２の運転範囲に制限する。すベシ周
波数変換器１４はトルク電流指令値ＩｓＯに対応したす
べり周波数指令ω１．を算出するからこれと実回転速度
ωとの和、つまシ加算器２３の出力は一次周波数指令値
ωｔ。
器１９により検出され、その指令値ωＧとともに速度演
算器１２へ入力されて、ここでこの偏差に対応したトル
ク電流指令値Ｉｓ６が算出される。リミッタ１３はこの
指令値ＩＢを電動機２の運転範囲に制限する。すベシ周
波数変換器１４はトルク電流指令値ＩｓＯに対応したす
べり周波数指令ω１．を算出するからこれと実回転速度
ωとの和、つまシ加算器２３の出力は一次周波数指令値
ωｔ。
となる。この指令値ω１Ｇは電動機２の回転方向により
正又は負となるが、この判定を行う正逆判定器１７と絶
対値回路１５、電圧／周波数変換器１６、アップダウン
カウンタ１８は指令値ωｔｏに対応した周波数のパルス
列を正確に作シ出す回路である。但し固定周波数リミッ
タ２０は周波数指令１ωｌｏｌの上限ωに、を与え、電
動機がこれ以上の速度にならないようにするものである
。このようにして電動機に印加する交流の周波数、つま
シＰＷＭインバータ１のゲートのオンオフ周波数がアッ
プダウンカウンタ１８の出力パルスで与えられたから、
これから２相変換器１１により互に直交するｄａｓｑ軸
の２相交流３１！ｌ ω１０ ｔｔ ｃＯ３ωｌ Ｏｉ
を生成し、ベクトル演算器９，１０によってこれらと励
磁電流指令１．、、）ルク電流指令Ｌｅとよりｄ軸成分
電流指令１ｄｓ、ｑ軸成分電流指令ｉ＠。
正又は負となるが、この判定を行う正逆判定器１７と絶
対値回路１５、電圧／周波数変換器１６、アップダウン
カウンタ１８は指令値ωｔｏに対応した周波数のパルス
列を正確に作シ出す回路である。但し固定周波数リミッ
タ２０は周波数指令１ωｌｏｌの上限ωに、を与え、電
動機がこれ以上の速度にならないようにするものである
。このようにして電動機に印加する交流の周波数、つま
シＰＷＭインバータ１のゲートのオンオフ周波数がアッ
プダウンカウンタ１８の出力パルスで与えられたから、
これから２相変換器１１により互に直交するｄａｓｑ軸
の２相交流３１！ｌ ω１０ ｔｔ ｃＯ３ωｌ Ｏｉ
を生成し、ベクトル演算器９，１０によってこれらと励
磁電流指令１．、、）ルク電流指令Ｌｅとよりｄ軸成分
電流指令１ｄｓ、ｑ軸成分電流指令ｉ＠。
を生成する。これらの指令は２相／３相変換器８へ入力
され、３相の電流指令ｉ” ” （Ｌｍ、 Ｌｖｍ 。
され、３相の電流指令ｉ” ” （Ｌｍ、 Ｌｖｍ 。
１１Ｆ＠）に変換されて前述のようにＰＷＭインバータ
のオンオフ制御が行わせる。
のオンオフ制御が行わせる。
以上のベクトル制御装置では、正常時には第６図に示す
ように、電動機速度の検出値ωにすベシ周波数指令ω１
．を加えて得た一次周波数指令ω１０で電動機は制御さ
れ、この時のトルクカーブＴと負荷トルクの交点Ａは丁
度速度の検出値ωに対するトルクカーブＴ上の点となっ
てお９、これが動作点である。むろんこの時速度横出値
ωと速度指令値ω、と実速度ω１は同一となシ、またす
ベシ周波数指令ω６．と実際のすペシ周波数ω、は一致
している。ところが、速度横出値ωが何らかの検出回路
の異常により実際の速度ω２と異なシω＝ω、（１＋α
）となった時には、実速度ω、が速度指令ω、となるよ
うに制御されるからその時の速度横出値ωは（１＋α）
ω、〉ω、＝ω、となる。ω〉ω、となるためにすべり
周波数指令ω、。
ように、電動機速度の検出値ωにすベシ周波数指令ω１
．を加えて得た一次周波数指令ω１０で電動機は制御さ
れ、この時のトルクカーブＴと負荷トルクの交点Ａは丁
度速度の検出値ωに対するトルクカーブＴ上の点となっ
てお９、これが動作点である。むろんこの時速度横出値
ωと速度指令値ω、と実速度ω１は同一となシ、またす
ベシ周波数指令ω６．と実際のすペシ周波数ω、は一致
している。ところが、速度横出値ωが何らかの検出回路
の異常により実際の速度ω２と異なシω＝ω、（１＋α
）となった時には、実速度ω、が速度指令ω、となるよ
うに制御されるからその時の速度横出値ωは（１＋α）
ω、〉ω、＝ω、となる。ω〉ω、となるためにすべり
周波数指令ω、。
は負の値になる。しかしこの値はリミッタ１３の動作に
よりその最大値±ω１．に制限されるから、αがある程
度大きいとω１．＝−ω１．と考えられ、第７図に示す
ように検出値ωからω、、を差し引いた点に一次周波数
指令”１０がきて、この点を通るトルクカーブＴ１が実
速度ω、（＝ω、）と交る点Ｂが動作点となろうとする
。しかしこの点Ｂのトルク値は負荷トルクよシも大きく
、電動機は加速され、実速度ω２は第７図のω７２（０
点）へ移動する。しかしこうなっても速度横出値ω２＝
（１＋α）ω２１はやはシω１の（１＋α）倍になるか
ら、すベシ周波数指令は相変らず−ω８．となり、第７
図点線のトルクカーブチ２上の０点で運転が行われ、加
速は続く。このようにして固定周波数リミッタ２０で制
限される一次周波数指令ωｌ＋ｍまで加速する。ところ
がリミッタ２０の制限値哨、は広い範囲の速度指令値ω
、と種々の負荷トルク（従って種々のすペシ周波数指令
）の値に対して制限を加えない程度の大きさでなければ
ならないから、ωｌｏ＝ω１．になることは暴走ないし
はそれに近い状態であって危険な状態である。
よりその最大値±ω１．に制限されるから、αがある程
度大きいとω１．＝−ω１．と考えられ、第７図に示す
ように検出値ωからω、、を差し引いた点に一次周波数
指令”１０がきて、この点を通るトルクカーブＴ１が実
速度ω、（＝ω、）と交る点Ｂが動作点となろうとする
。しかしこの点Ｂのトルク値は負荷トルクよシも大きく
、電動機は加速され、実速度ω２は第７図のω７２（０
点）へ移動する。しかしこうなっても速度横出値ω２＝
（１＋α）ω２１はやはシω１の（１＋α）倍になるか
ら、すベシ周波数指令は相変らず−ω８．となり、第７
図点線のトルクカーブチ２上の０点で運転が行われ、加
速は続く。このようにして固定周波数リミッタ２０で制
限される一次周波数指令ωｌ＋ｍまで加速する。ところ
がリミッタ２０の制限値哨、は広い範囲の速度指令値ω
、と種々の負荷トルク（従って種々のすペシ周波数指令
）の値に対して制限を加えない程度の大きさでなければ
ならないから、ωｌｏ＝ω１．になることは暴走ないし
はそれに近い状態であって危険な状態である。
本発明の目的は、速度横出値が速度検出器の異常等によ
り実速度と異った場合でも暴走加速されることを防止す
る機能を有した誘導電動機のベクトル制御装置を提供す
るにある。
り実速度と異った場合でも暴走加速されることを防止す
る機能を有した誘導電動機のベクトル制御装置を提供す
るにある。
本発明は、−次周波該指令ωＩＯの制限値を、速度指令
ω、（可変）と運転範囲で決定される最大すベシ周波数
設定値ω８．との加算値によって可変設定するようにし
たことを特徴とするものである。
ω、（可変）と運転範囲で決定される最大すベシ周波数
設定値ω８．との加算値によって可変設定するようにし
たことを特徴とするものである。
以下本発明を実施例により説明する。第１図は本発明の
一実施例を示すもので、同図は第５図の固定周波数リミ
ッタ２０に代って可変周波数リミッタ２１が用いられて
いる以外は全く同じである。
一実施例を示すもので、同図は第５図の固定周波数リミ
ッタ２０に代って可変周波数リミッタ２１が用いられて
いる以外は全く同じである。
この可変周波数リミッタ２１の実施例は第２図に示す通
シで、速度指令ω、の絶対値１ω、１を絶対値回路２２
で作成し、これを第５図で説明した最大すべ９周波数の
設定値ω、、（＞０）との和を加算器２３で算出して、
その時の速度指令ω、に対応した一次周波数指令値の制
限値０重０．を生成する。可変リミッタ２４は一次周波
数指令の絶対値１ω＋ｏｌが生成された制御値ω１ｌｌ
ａ以上なら出力をωｌＯ＋ａとし、それ以下なら１ωｌ
ｏｌをそのまま出力ω１００とする。このように、可変
周波リミッタ２１の出力ω１００は速度指令ω、に対応
してωＩＢ：ｌω、１＋ω１．をこえないようにリミッ
トされる。
シで、速度指令ω、の絶対値１ω、１を絶対値回路２２
で作成し、これを第５図で説明した最大すべ９周波数の
設定値ω、、（＞０）との和を加算器２３で算出して、
その時の速度指令ω、に対応した一次周波数指令値の制
限値０重０．を生成する。可変リミッタ２４は一次周波
数指令の絶対値１ω＋ｏｌが生成された制御値ω１ｌｌ
ａ以上なら出力をωｌＯ＋ａとし、それ以下なら１ωｌ
ｏｌをそのまま出力ω１００とする。このように、可変
周波リミッタ２１の出力ω１００は速度指令ω、に対応
してωＩＢ：ｌω、１＋ω１．をこえないようにリミッ
トされる。
第３図はこの実施例に於て速度帰還ループが正常で速度
横出値ω＝実速度ω、の場合の運転特性を示すもので、
トルクカーブと横軸との交点である一次周波数指令値・
からすベシ周波数指令ω、。
横出値ω＝実速度ω、の場合の運転特性を示すもので、
トルクカーブと横軸との交点である一次周波数指令値・
からすベシ周波数指令ω、。
を差引いた速度ω＝ω、＝ω、上の点Ａで運転が行われ
る。この時は可変周波数ＩＪ ミッタ２１に於る一次周
波数指令の制限値ω１０＋ａは１ω、１＋ω１．でこれ
はω、〉１ω１．１だから常に町・より大きい。また可
能最大発生トルクはω１Ｇから最大すベシ周波数指令ω
１．を差引いた位置のＢ点で４見られる。これらは第５
図の従来例の動作を示す第６図の場合と同じである。と
ころが速度帰還ループに異常が発生し、速度の検出値ω
が実速度ω７の（１＋α）倍となった時は第４図に示す
ような動作となる。即ちまず実速度ω１はその指令値ω
。
る。この時は可変周波数ＩＪ ミッタ２１に於る一次周
波数指令の制限値ω１０＋ａは１ω、１＋ω１．でこれ
はω、〉１ω１．１だから常に町・より大きい。また可
能最大発生トルクはω１Ｇから最大すベシ周波数指令ω
１．を差引いた位置のＢ点で４見られる。これらは第５
図の従来例の動作を示す第６図の場合と同じである。と
ころが速度帰還ループに異常が発生し、速度の検出値ω
が実速度ω７の（１＋α）倍となった時は第４図に示す
ような動作となる。即ちまず実速度ω１はその指令値ω
。
と一致するように制御され（Ａ点）るが、この時速度横
出値ω＝（１＋α）ω、〉ω、でおるので、α〉０があ
る程度大きいとすべ９周波数指令はω８．＝−ω、、で
あって、ω−ω１．＝ωｔｏが一次周波数指令になる。
出値ω＝（１＋α）ω、〉ω、でおるので、α〉０があ
る程度大きいとすべ９周波数指令はω８．＝−ω、、で
あって、ω−ω１．＝ωｔｏが一次周波数指令になる。
つまシこの値ω１Ｇでトルク＝０となる実線のトルクカ
ーブ上で、ω１０より実際のすべり周波数ω、だけ下っ
た黒人が運転点となるが、これは負荷トルクよシも大き
いトルクを発生するのは従来例と同じである。従って電
動機は加速され一次周波数指令ω！０も上昇するが、速
度指令ω。が一定であるから一次周波数指令ω１０は１
ω。１＋ω、１＝ωｌｏｍ以上にはならない。従ってト
ルクカーブは第４図の破線のＴ２となり、運転点はＢ点
のように負荷とバランスした点になる。
ーブ上で、ω１０より実際のすべり周波数ω、だけ下っ
た黒人が運転点となるが、これは負荷トルクよシも大き
いトルクを発生するのは従来例と同じである。従って電
動機は加速され一次周波数指令ω！０も上昇するが、速
度指令ω。が一定であるから一次周波数指令ω１０は１
ω。１＋ω、１＝ωｌｏｍ以上にはならない。従ってト
ルクカーブは第４図の破線のＴ２となり、運転点はＢ点
のように負荷とバランスした点になる。
この時の実速度をω、とすると、これと速度指令ω、と
の相対偏差Ｃは ６＝（ωＦ２−ω、）／ω。
の相対偏差Ｃは ６＝（ωＦ２−ω、）／ω。
で与えられる。ところが誘導電動機の最大すべり周波数
設定値ω６．（この時最大トルクになる）は数％以内で
あシ、ωｔ２−ω、くω１．であるからεは数％以下で
ある。即ち速度帰還ループに異常があっても、実速度ω
１！をほぼ速度指令値ω、に等しくなるように制御する
ことができる。なお第２図に於て、異常検出器２６は、
以上で説明した本発明の機能には必須のものではないが
、可変リミッタ回路２４の出力ωｔｏｏが加算器２３よ
りの一次周波数の制限値ωｌｏｏｍと一致したときこれ
を検出し、速度帰還ループが異常と判定するもので、例
えばこの検出器２６の出力Ｑによりアラーム信号を出す
ようにすれば異常を早期発見できる。
設定値ω６．（この時最大トルクになる）は数％以内で
あシ、ωｔ２−ω、くω１．であるからεは数％以下で
ある。即ち速度帰還ループに異常があっても、実速度ω
１！をほぼ速度指令値ω、に等しくなるように制御する
ことができる。なお第２図に於て、異常検出器２６は、
以上で説明した本発明の機能には必須のものではないが
、可変リミッタ回路２４の出力ωｔｏｏが加算器２３よ
りの一次周波数の制限値ωｌｏｏｍと一致したときこれ
を検出し、速度帰還ループが異常と判定するもので、例
えばこの検出器２６の出力Ｑによりアラーム信号を出す
ようにすれば異常を早期発見できる。
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、す
べり周波数制御形ベクトル制御方式の基準となる速度帰
還ループの異常があっても誘導電動機は暴走加速するこ
となく、速度指令とほぼ同じ速度の運転を行えるから、
機械破損や人身事故を防止し、安全な運転ができるとい
う効果がある。
べり周波数制御形ベクトル制御方式の基準となる速度帰
還ループの異常があっても誘導電動機は暴走加速するこ
となく、速度指令とほぼ同じ速度の運転を行えるから、
機械破損や人身事故を防止し、安全な運転ができるとい
う効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は本発明の
特徴とする可変周波数リミッタの実施例を示す図、第３
図及び第４図は第１図の実施例の動作説明図、第５図は
従来のベクトル制御装置の構成例を示す図、第６図及び
第７図は第５図の装置の動作説明図である。 ２・・・誘導電動機（ＩＭ）、１２・・・速度演算器、
１３・・・ＩＪ ミッタ、１４・・・すペシ周波数変換
器、１５・・・絶対値回路、２２・・・絶対値回路、２
３・・・加算器、２４・・・可変リミッタ回路、２１・
・・可変周波数リミッタ、２６・・・異常検出器。
特徴とする可変周波数リミッタの実施例を示す図、第３
図及び第４図は第１図の実施例の動作説明図、第５図は
従来のベクトル制御装置の構成例を示す図、第６図及び
第７図は第５図の装置の動作説明図である。 ２・・・誘導電動機（ＩＭ）、１２・・・速度演算器、
１３・・・ＩＪ ミッタ、１４・・・すペシ周波数変換
器、１５・・・絶対値回路、２２・・・絶対値回路、２
３・・・加算器、２４・・・可変リミッタ回路、２１・
・・可変周波数リミッタ、２６・・・異常検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、誘導電動機への供給交流電力の周波数を、与えられ
た速度指令値と誘導電動機の速度検出値との差である速
度偏差から算出したすべり周波数指令値に上記速度横出
値を加算して得た一次周波数指令値と等しくなるように
制御し、かつ上記供給交流電力の振幅及び位相を、与え
られた励磁電流指令値及び上記速度偏差により定まるト
ルク電流指令値とから決定するように構成した誘導電動
機のベクトル制御装置に於て、上記一次周波数指令値が
上記速度指令値に応じて可変設定される制限値をこえな
いように制限する可変周波数リミッタを設けたことを特
徴とする誘導電動機のベクトル制御装置。 ２、前記制限値を、前記速度指令値と予め定められたす
べり周波数指令値の最大値との和によって定めることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機のベ
クトル制御装置。 ３、前記可変周波数リミッタの出力した一次周波数指令
値が前記制限値に等しい時には該等しいことを検出して
異常発生と判定する異常検出器を設けたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の誘導電動機の
ベクトル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266473A JPS61147787A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266473A JPS61147787A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147787A true JPS61147787A (ja) | 1986-07-05 |
| JPH0344511B2 JPH0344511B2 (ja) | 1991-07-08 |
Family
ID=17431416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59266473A Granted JPS61147787A (ja) | 1984-12-19 | 1984-12-19 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147787A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294494U (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-26 | ||
| EP3171508A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | ENEL-PC Spólka z orgraniczona odpowiedzialnoscia | Method for the scalar control of an induction motor, particularly at low speed operation, and scalar control system for an induction motor |
-
1984
- 1984-12-19 JP JP59266473A patent/JPS61147787A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294494U (ja) * | 1989-01-12 | 1990-07-26 | ||
| EP3171508A1 (en) * | 2015-11-19 | 2017-05-24 | ENEL-PC Spólka z orgraniczona odpowiedzialnoscia | Method for the scalar control of an induction motor, particularly at low speed operation, and scalar control system for an induction motor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0344511B2 (ja) | 1991-07-08 |
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