JPS61189193A - 誘導電動機駆動制御装置 - Google Patents

誘導電動機駆動制御装置

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JPS61189193A
JPS61189193A JP60027619A JP2761985A JPS61189193A JP S61189193 A JPS61189193 A JP S61189193A JP 60027619 A JP60027619 A JP 60027619A JP 2761985 A JP2761985 A JP 2761985A JP S61189193 A JPS61189193 A JP S61189193A
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Japan
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JP60027619A
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English (en)
Inventor
Naotake Shibata
尚武 柴田
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication of JPS61189193A publication Critical patent/JPS61189193A/ja
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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

Landscapes

  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導電動機を可変周波電流源により駆動する
制御装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
公知の誘導電動機の駆動制御装置の回路構成を表わす制
御ブロック図を第6図に示す。
低速運転範囲において大きなトルクを必要とする場合は
、全速度制御範囲を定トルク特性とする誘導電動を適用
すると駆動制御装置と電動機容量が木きくなりすぎ、設
備費が高くなるために、従来技術では第7図に示すごと
く低速運転範囲では、定トルク特性とし、高速電転範囲
では電動機の磁束を弱めて定出力特性として運転可能な
誘導電動機を適用していた。この従来方式では誘導電動
機の特性に合せるために運転速度に対応する励磁電流を
指令する方式を採用しでおり、誘導電動機の定出力範囲
の決定の仕方によっては、必要とするトルクに対する7
次電流値が大きくなりすぎて設備費の低減効果が出ない
問題があった。
第6図において速度指令を直線指令器ダに入力すると、
その出力側には、時間の経過に対し、直線指令器ダの入
力に与えられた指令値に達するまで直線的に変化する。
そしてこの直線指令器ダの出力信号NREFと電動機回
転検出パルス発生器−により検出したパルス信号を速度
信号変換器3に入力することにより得られる電動機回転
速度現在値NFBとの差の信号が速度制御器5に入力さ
れる。
この速度制御器Sから誘導電動機/の2次電流な7次に
換算した一次電流指令値に相当する出力信号I2が、信
号入力制限器乙に入力される。入力制限器6は、その入
力信号がI   と−I2  MAX      2 
 MINの間にあれば、入力信号値をそのまま出力し入
力が■2MA!より大きければ工2MAXを出力し、入
力か−”2 MIN  より小さい場合は一■2 WI
Nを出力する。
一方誘導電動機lを定出力特性として制御するため、動
電゛電流指令器10により、第7図に示すごとく速度帰
環信号NFBの関数とする励磁電流指令Im を指令子
る。
第7図の励磁電流指令特性について簡単に説明する。電
動機の速度Nが定格束度に等しいときはIm=Imr 
とし、N1〜Nrの間にあるときは、結果、誘導電動機
の7次側に印加される電圧は第8図となる。
以上のようにして決定されるI2とImを1次電流指令
値演算器13に入力し、7次電流指令値11を、11=
5により演算する。その出力信号■1 をU相及びV相
1次電流指令瞬時値演算器/4’及び/jに入力する。
また、信号入力制限器乙の出力信号I2と励磁指令器I
Oの出力信号Imを位相角演算器//に入力して、I2
と量□の位相角ψをψ=tan−’ (”−E )  
に工m より演算しその出力信号ψを正弦波発振器デに入力する
また、入力制限器乙の出力信号I2をスリップ角周波数
演算器/2に入力することによりスリップ演算し、その
出力信号ω、をインバータ出力指令角周波数演算器gに
入力する。但し工mrは第8図において、誘導電動機が
定格速度Nr、定格負荷トルクTrで運転中に、電動機
の端子電圧が定格電圧V、となるように設定した励磁電
流である。
”2rはIm=Imr  のとき定格負荷トルクTrで
運転中に1次側に換算した2次定格電流、ω はir ■、−Imrのとき定格負荷トルクTrで運転中の定格
スリップ角周波数である。      ゛また、速度帰
環信号変換器3の出力信号NFllを、同期速度角周波
数演算器りにより、周期速度角周波数ω、を(’F B
 )ω、、 == ω、により演算しそのr 出力ω、をインバータ出力指令角周波数演算器ざに入力
する。インバータ出力指令角周波数演算器tではその入
力信号ω、とω、より、インバータ出力角周波数ωφを
、ωφ=ω8+ω、により演算し、その出力信号ωφを
正弦波発振器デに入力する。
但し、鮨、は定格速度で運転中の誘導電動機の周期角周
波数である。
正弦波発振器デでは、その入力信号ωφ、ψにより、1
次電流の正弦波信号としてsin (ω匹+ψ)。
sin (ωφ、+ψ−丁π)を発振し、その出力信号
として5in(ωφ、+ψ)をU相1次電流指令瞬時値
演算器/4(に入力し、sin (ωφ、+ψ−jπ)
はv@1次電流指令瞬時値演算器l!rに入力する。
U相1次電流指令瞬時値演算器/4’は、その入力信号
工、とsin (ωφ、+ψ)よりU相の7次電流指令
の瞬時値IUをlU= 4sin(ωφ1+9’)  
により演算し、そ・の出力信号IUをU相/次電流制御
器/クヘ送り出す。
V相1次電流指令瞬時値演算器lsは、その入力信号!
、とsin (ωφ、+ψ−3π)よりV・相の7次電
流指令の瞬時値1vをi v= J’; sin (ω
れ+ψ−7π)により演算し、その出力信号1vをV相
1次電流制御器7gに送り出す。
U相1次電流指令瞬時値演算器の出力信号IUとV相/
次電流指令瞬時値演算器の出力信号1vをW相/次電流
指令瞬時値演算器16に入力し、W相の1次電流指令の
瞬時値1wを、1W=−(lU+lいにより演算し、そ
の出力信号1wをWa1次電流制御器/gに送り出す。
誘導電動機/のU相に流れる7次電流の瞬時値をU相1
次電流検出器コ/により検出して得られる瞬時電流信号
1   とU相/次電流指令瞬時値−FB 演算器/fの出力信号IUとの差をU相/次電流制御器
17に入力しその出力信号は電力変換器xoK送り出さ
れる。同様にしてV相とW相の7次電流検出器22と3
から検出したV相とW相の7次電流の制御がおこなわれ
V相/次電流制御器1g1w相/次電流制御器/9の出
力信号は電力変換器〃に送り出される。
電力変換器Jは、それらの入力信号により、可変周波電
流源として各相の/次電流指令瞬時値演算器IQ、 /
!;、 /Aの出力信号tUiv1wに対応した電流を
誘導電動機lの7次側に流すための電圧が誘導電動機l
に印加されるように構成されている。
このように構成されているので、さきに説明したよ5に
必要とするトルクに対し7次電流が大きくなりすぎて定
出力特性の誘導電動機を適用したにもかかわらず、十分
な設備低減効果が得られない問題があった。
〔発明の目的〕
ここにおいて本発明は、従来装置の難点を克服し、理想
的な誘導電動機の駆動制御装置を提供することを、その
目的とする。
〔発明の概要〕
本発明は、誘導電動機を可変周波電流源により制御する
駆動制御装置において、 低速運転範囲での誘導電動機の負荷トルクに対し、その
7次電流が最小の値となるように励磁電流を制御する手
段をそなえる誘導電動機の駆動制御装置である。
〔実施例〕
まず、本発明の制御原理を説明しておく。
誘導電動機が負荷から要求されるトルクに対し、その7
次電流が常に最小の値となる励磁電流の制御原理を以下
に説明する。
その説明には、励磁電流’mと2次電流12が常に直行
する理想的な誘導電動機の等価回路を用いる。その等価
回路を第3図に示す。簡潔な原理説明とするために、磁
束の飽和がない誘導電動機であると仮定すると励磁電流
Imと磁束Φは比例する。このとき、第3図において、
励磁電流■。、(なお、LAは漏洩インダクタンス、M
は励磁インダクタンス、R1は/次抵抗、R2は一次抵
抗。
Sはスリップを表わす。) ■□r ” 工2r =11r      ・・・・・
・・・・・・・(1)−+l2=11      ・・
凹曲・・(2)工rn■Φ        ・・間・聞
・(3)但し、I、rは1次定格電流、工2rは1次側
換算の一次定格電流、T、は定格トルク、”mrは定格
速度、定格トルクで運転中に電動機に定格電圧が印加さ
れるときの励磁電流とする。電動機が定格トルクで運転
中の一次電流12とi、の位相角θ、は(5)式より求
められる。
励磁電流−と工mrの比をmとすると (1)式よりI2rを求めると 、/I、2、−Iぼr−=I2r   ・・・・・・・
・・・・・・・・(7)(2)式よりI2を求めると v/1.2−福=12   ・・・・・・・・・・・・
・・・(8)(4)(5)(6)(7)(81式より工
、を求める。
うに変形する。
mの値を特徴とする特許 mの値がml になったとき必要とするトルクT1に対
し1次電流!、は最小の値となる。そのときのI、の値
を”IMINとする。
る。
全速度制御範囲を定トルク特性にて制御する場合の7次
電流”1=111  は(I(至)式においてm==/
とすることによって得られる。
次に定出力制御をおこなう場合の7次電流112を求め
る。
第7図の制御特性に従って定出力制御をおこなうものと
すれば、電動機の回転速度NがO≦N≦N1の範囲では
定トルク特性としそのとき励磁電流瑞この場合、定トル
ク特性忙て制御する範囲のmの値m =m2は 次に従来方式と比較することにより本発明の効り求めそ
の結果を第9図、第S図に示す。
第5図は具体的にはcosθ−0,9、定出力範囲SO
チ〜100%速度の例である。
第9図は、本発明の制御原理による方式が必要とするト
ルクに対し7次電流が最も小さな値を示(/コ) している。
本発明は上述の原理に基づくものであり、本発明の実施
例について説明すると次の通りである。
本発明における一実施例の回路構成を表わすブロック図
を第1図に示す。
第6図に示した従来装置と異なる点は、第を図の励磁電
流指令器10を第1図においては、定格励磁電流設定器
3八絶対値信号変換器32.励磁電流指令値演算器33
、最大値信号選択器3ダに置換えた手段にある。
第1図の中で第6図と全く同一機能である部分について
は、第7図と全く同一符号を付しており、第1図におい
て第7図と同一符号のものについてはその説明を省略す
る。
速度制御器Sの出力信号を信号入力制限器6を経由させ
、その出力信号なI2 とする。絶対値信号変換器3/
に入力されたI2は、正の信号でも負の信号でも常に正
の信号として1121を励磁電流指令値演算器33に入
力する。
励磁電流指令値演算器33では、必要とするトルりはl
I21に比例することを利用し、前記3・/の原理に基
づき7次電流が最小の値となる励磁電流めたlm=lm
1 を最大値信号選択器3’lに入力する。
最大値信号選択器3ダはその入力信号Imrと−1の値
のうち大きい方の値を選択してその信号を■。
とじて7次電流指令値演算器13、位相角演算器/l及
びスリップ角周波数演算器/コに送り出す。
但し、I2rは/次換算λ次定格電流指令値、■mrは
電動機が定格速度にて回転しているときに、その7次電
圧が定格電圧が印加されるように7次誘起電圧を発生さ
せる励磁電流値指令値であり、数である。■1rは7次
定格電流値である。
以上のように構成することにより、第5図に示すごとく
必要とするトルクに対し7次電流値が最小となるように
制御することができる。
本発明の他の実施例として次の手段が考えられる。
さぎの一実施例に示した本発明の励磁電流指令こなって
1次電流を最小とする励磁電流−1を出力したが、磁束
の飽和が無視できない場合は、励磁電流指令値演算器3
30入力信号lI21に対し第3図に示すごとく電動機
の特性に合せた励磁電流指令カーブにより必要とするト
ルクに対し7次電流を最小とする励磁電流■m1を最大
値信号選択器3ダに送り出す方式を用いることにより、
電動機の特性によりその適用効果が限定されることなく
本発明の制御原理を広範囲に適用できる。
〔発明の効果〕
かくして本発明によれば、必要なトルク(定格以上)に
対し、電源容量(変換装置)を最小に選定できる手段を
提供され、設備のイニシアルコスト低減に寄与できる他
、通常運転中においても線路電流が低減され、省エネル
ギ効果もあげることができ、誘導電動機の交流ドライブ
において当該分野に資するところ著しく大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における回路構成を表わすブ
ロック図、第一図は、本発明の連糸の範囲を拡張するた
めに、誘導電動機の磁束の飽和を □考慮し、7次電流
を最小となるように励磁電流指令値演算器の指令カーブ
を示す図、第3図は、本発明による制御原理説明のため
の誘導電動機の等価回路図、第4図は、本発明により1
次電流を最小とする励磁電流値Im1の特性カーブ図、
第S図は、全速度制御範囲に渡って定トルク特性とする
場合の7次電流111と本発明による制御による/次電
流■I MIN  とを比較した特性カーブ図、第6図
は公知の誘導電動機を可変周波電流源により制御する駆
動制御装置のブロック図、第7図は、定出力特性の誘導
電動機の励磁電流特性カーブ図、第を図は定出力特性の
誘導電動機の/次印加電圧特性カーブ図である。 l・・・・誘導電動機、λ・・・電動機回転検出パルス
発生器、3・・・速度信号変換器、q・・・直線指令器
、S・・・速度制御器、6・・・信号入力制限器、7・
・・同期速度角周波数演算器、ざ・・・インバータ出力
指令角周波数績算器、9・・・正弦波発振器、10・・
・励磁電流指令器、//・・・位相角演算器、/コ・・
・スリップ角周波数演算器、I3・・・1次電流指令値
演算器、I4(・・・U相/次電流指令瞬時値演算器、
/&・・・V相/次屯流指令瞬時値演算器、I6・・・
W相/次電流指令瞬時値演算器、I7・・・U相1次電
流制御器、7g・・・V相/次電流制御器、/り・・・
W相/次電流制御器、2o・・・電力変換器1.2/・
・・U相/次電流検出器、〃・・・V相/次電流検出器
1.23・・・W相/次電流検出器、3/・・・定格励
磁電流設定器、3.2・・・絶対値信号変換器、33・
・・励磁電流指令演算器、3ダ・・・最大値信号選択器
。 出願人代理人  猪 股    清 第2図 磁束飽和を考慮したr・/。 mt 3  m””。 竿1 /− 第3図 第5図 第7図 第8図 回転速度N 手続補正書 昭和60年5月22日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 誘導電動機を可変周波電流源により制御する駆動制御装
    置において、低速運転範囲での誘導電動機の負荷トルク
    に対し、その1次電流が最小の値となるように励磁電流
    を制御する手段を具備することを特徴とする誘導電動機
    の駆動制御装置
JP60027619A 1985-02-15 1985-02-15 誘導電動機駆動制御装置 Pending JPS61189193A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205857A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sanken Electric Co Ltd 誘導電動機の制御装置及び制御方法
US9667187B2 (en) 2012-01-30 2017-05-30 Mitsubishi Electric Corporation Motor control apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011205857A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Sanken Electric Co Ltd 誘導電動機の制御装置及び制御方法
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