JPS61240875A - 三相誘導電動機の制御方法 - Google Patents
三相誘導電動機の制御方法Info
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- JPS61240875A JPS61240875A JP60079257A JP7925785A JPS61240875A JP S61240875 A JPS61240875 A JP S61240875A JP 60079257 A JP60079257 A JP 60079257A JP 7925785 A JP7925785 A JP 7925785A JP S61240875 A JPS61240875 A JP S61240875A
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- 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
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- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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- H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
- H02P29/02—Providing protection against overload without automatic interruption of supply
- H02P29/024—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
- H02P29/026—Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being a power fluctuation
-
- 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
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】
(産業上の利用分野)
本発明は、電源電圧が変動した場合にも、出力を一定に
制御する、三相誘導電動機の制御方法に関する。
制御する、三相誘導電動機の制御方法に関する。
(従来技術と本発明が解決しようとする問題点)最近の
三相誘導電動機の制御は、 (1)インバータにより、電動機に印加される電源の周
波数、電圧を制御する方式。
三相誘導電動機の制御は、 (1)インバータにより、電動機に印加される電源の周
波数、電圧を制御する方式。
(2)電動機の固定子電流を瞬時値制御して1分巻直流
機と等価なトルク発生を行なうベクトル制御力°式、 のいずれかの方式による場合が多くなってきている。
機と等価なトルク発生を行なうベクトル制御力°式、 のいずれかの方式による場合が多くなってきている。
ところで、誘導電動機の出力は、一般に電動機に印加さ
れる電圧に対して、2乗に比例して変化するため、イン
バータ方式でもベクトル制御方式でも、交流入力電圧が
大きく変化すると、出力変動が生じる。このような出力
変動を防止するため、インバータ方式においては交流入
力電圧に応じてパルス幅を変化させる。また、ベクトル
制御方式では、交流入力電圧に応じて、最大すべり量を
変化させる、等の対策を講じているが、誘導電動機の出
力を一定にする上では十分な効果が得られていなかった
。
れる電圧に対して、2乗に比例して変化するため、イン
バータ方式でもベクトル制御方式でも、交流入力電圧が
大きく変化すると、出力変動が生じる。このような出力
変動を防止するため、インバータ方式においては交流入
力電圧に応じてパルス幅を変化させる。また、ベクトル
制御方式では、交流入力電圧に応じて、最大すべり量を
変化させる、等の対策を講じているが、誘導電動機の出
力を一定にする上では十分な効果が得られていなかった
。
本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、交流
入力を直流に変換した。直流リンク部の電圧を検出し、
その電圧に対応して磁束指令を変化させることにより、
電源電圧が変動しても出力が一定となるように制御する
三相誘導電動機の制御方法を提供することを目的とする
ものである。
入力を直流に変換した。直流リンク部の電圧を検出し、
その電圧に対応して磁束指令を変化させることにより、
電源電圧が変動しても出力が一定となるように制御する
三相誘導電動機の制御方法を提供することを目的とする
ものである。
(作用)
本発明は、通常のベクトル制御タイプの制御回路にさら
に次の機能を付加することにより、AC入力電圧が変化
しても誘導機の出力が一定となるように制御する。すな
わち、AC入力を直流に変換したDCリンク部の電圧を
検出し、その電圧に対応して、磁束指令を変化させる。
に次の機能を付加することにより、AC入力電圧が変化
しても誘導機の出力が一定となるように制御する。すな
わち、AC入力を直流に変換したDCリンク部の電圧を
検出し、その電圧に対応して、磁束指令を変化させる。
つまり電圧が低いときには、基底速度以上の磁束指令を
増加し三角波に対するPWM回路の振幅を大きくして、
モータの端子電圧を大きくし、一定出力を得る。
増加し三角波に対するPWM回路の振幅を大きくして、
モータの端子電圧を大きくし、一定出力を得る。
逆に電圧が高いときには基底速度以下の領域が磁束指令
を減少し、三角波に対するPWM回路の振幅を小さくし
て誘導機の端子電圧を小さくし、一定出力を得るもので
ある。
を減少し、三角波に対するPWM回路の振幅を小さくし
て誘導機の端子電圧を小さくし、一定出力を得るもので
ある。
(実施例)
以下、図により本発明の一実施例について説明する。第
1図は、PWM回路によりパルス幅制御する。三相誘導
電動機のベクトル制御に本発明を用いた例の概略のブロ
ック図である。第1図について説明する前に、第2図〜
第6図により1本発明の前提となる技術について説明す
る。
1図は、PWM回路によりパルス幅制御する。三相誘導
電動機のベクトル制御に本発明を用いた例の概略のブロ
ック図である。第1図について説明する前に、第2図〜
第6図により1本発明の前提となる技術について説明す
る。
第2図は、三相誘導電動機の一相分の等価回路第3図は
ベクトル図、第4図、第5図は特性の説明図である。三
相誘導電動機のベクトル制御は次のようにして行なう。
ベクトル図、第4図、第5図は特性の説明図である。三
相誘導電動機のベクトル制御は次のようにして行なう。
(1)速度指令ωCを設定する。
(2)電動機速度ωmを検出する。
(3)ωCとωmの減算により、トルク指令Tcを求め
る。
る。
(4)すべり周波数の推定値ω′Sを、ω’ s=に6
XTcX0m (Koは常数)として求める。
XTcX0m (Koは常数)として求める。
(5)励磁周波数の推定値ω′Oを、
ω’o=ωm+ω′S
として求める。
(6)第4図の特性図より、励磁周波数ω′0に対応す
る磁束Φを求める。
る磁束Φを求める。
(7)巻線抵抗の測定、無負荷試験および拘束試験を行
ない、第2図の等価回路、第3図のベクトル図より、−
次誘起電圧E1、励磁電流工。の鉄損電流IOiおよび
磁化電流I。M、励磁抵抗RO1励磁リアクタンスLo
の値をそれぞれ求める(8)回転磁界の磁束Φを基準位
相として、回転している座標系を固定した座標系へ変換
する。即ち、 ■励磁電流″Xoは、Φ軸方向成分i。HとE、軸方向
成分i。iのベクトル和として、次のように求められる
。
ない、第2図の等価回路、第3図のベクトル図より、−
次誘起電圧E1、励磁電流工。の鉄損電流IOiおよび
磁化電流I。M、励磁抵抗RO1励磁リアクタンスLo
の値をそれぞれ求める(8)回転磁界の磁束Φを基準位
相として、回転している座標系を固定した座標系へ変換
する。即ち、 ■励磁電流″Xoは、Φ軸方向成分i。HとE、軸方向
成分i。iのベクトル和として、次のように求められる
。
El軸方向成分12ωとのベクトル和として1次のよう
に求められる。
に求められる。
I2 =I2M+I2 i
■磁束Φは、
E、=dΦ/CUt
=LOX (ctio /dt)
−d (Lo−IOM ) /dt
より、
Φ=Lo ・工。M
として求められる。
次に、第5図の特性図より、
IoM=Φ/ L 。
■。i=にω′0Φ(Kは常数)
を求める。
(9)二次電流I2のEl軸方向成分I2wを、I2w
=(Tc/Φ) より求める。
=(Tc/Φ) より求める。
(10)すべり周波数ωSを、第6図の特性図より決定
する。
する。
(11)二次電流のΦ方向成分I2Mを、I2M=I2
’WXω5X(L2/R2)より求める。
’WXω5X(L2/R2)より求める。
(12)−次電流工1のΦ方向成分を、11 (Φ)=
I。M +I2M より求める。
I。M +I2M より求める。
(13)−次電流IfのE11方向性を、11 (E
l )=I(1i+I2wより求める。
l )=I(1i+I2wより求める。
(14)励磁周波数ωOを、
ω 0 = ω m + ω S
より求める。
次に、第1図のブロック図に戻り、このブロック図につ
いて説明する。交流電源に整流回路aを接続して直流電
圧を得、この直流電圧をインノ(−タCに印加する。こ
の直流リンク回路には、詳細を後述する直流電圧検出回
路すを接続する。インバータの出力電圧は、PWM回路
及び電流制御回路mによりパルス幅制御され、三相誘導
電動機dに印加する。
いて説明する。交流電源に整流回路aを接続して直流電
圧を得、この直流電圧をインノ(−タCに印加する。こ
の直流リンク回路には、詳細を後述する直流電圧検出回
路すを接続する。インバータの出力電圧は、PWM回路
及び電流制御回路mによりパルス幅制御され、三相誘導
電動機dに印加する。
一方、速度指令ωCと、速度検出器PGにより検出され
た電圧信号を、F/V変換器Oを通して得られた電動機
速度ωmとが比較器に入力され、偏差信号よりトルク指
令Tcが得られる。この速度指令は、PI、クランプ回
路gを通して修正されて、実際のトルク指令Tmを形成
する。以後前記(4)〜(14)で説明したところによ
り、−次電流11と励磁周波数ω0とを求めて、これら
を2−3相変換回路見に印加する。2−3相変換回路見
では、直交する2相電流を3相電流に変換し、3相の各
相電流Iu、Iv、Iwを形成してPWM回路および電
流制御回路mに入力する。一方、この回路mには、c”
rl、c”r2により電動機の入力電流がフィードバッ
クされ、2−3相変換回路の出力電流と比較されて、各
相の指令電流IがインバータCに送出される。
た電圧信号を、F/V変換器Oを通して得られた電動機
速度ωmとが比較器に入力され、偏差信号よりトルク指
令Tcが得られる。この速度指令は、PI、クランプ回
路gを通して修正されて、実際のトルク指令Tmを形成
する。以後前記(4)〜(14)で説明したところによ
り、−次電流11と励磁周波数ω0とを求めて、これら
を2−3相変換回路見に印加する。2−3相変換回路見
では、直交する2相電流を3相電流に変換し、3相の各
相電流Iu、Iv、Iwを形成してPWM回路および電
流制御回路mに入力する。一方、この回路mには、c”
rl、c”r2により電動機の入力電流がフィードバッ
クされ、2−3相変換回路の出力電流と比較されて、各
相の指令電流IがインバータCに送出される。
次に1本発明の特徴である直流電圧検出回路の作用につ
いて説明する。ここで、PWM回路において、電圧指令
振幅と実際の電動機の端子電圧との関係を考えると、P
WM回路の内部で三角波が形成される場合に、その三角
波の利用をどの程度にするかにより出力電圧が異なる。
いて説明する。ここで、PWM回路において、電圧指令
振幅と実際の電動機の端子電圧との関係を考えると、P
WM回路の内部で三角波が形成される場合に、その三角
波の利用をどの程度にするかにより出力電圧が異なる。
いま、第7図(a)に示すように三角波の振幅をB、P
WM信号の振幅をAとすると、その振幅比A/Bが1以
下では、第8図におけるU点の出力Vuは1周期をTと
すると、 V u = (TON1/ T) XffVac(
(1+ sinθ)12)電動機に印加されるU−V間
の線間電圧は、V u−v = (To)J4/T
) xr2V a c× (ぼ cos (θ−60
’)/2)= (A/B)xffv a c ×((汀/2)’/ff) =CTowイ /T)XVdc × (汀/2)X (t/i) 但し、Vac :実効値 Vdc :設定値(直流電圧) 次に、振幅比A/Bが1以上である場合についてインバ
ータを構成するトランジスタのベース信号の制御を考え
ると、第7図(b)に示すように、(A/B)の比が1
を越える毎にインバータのTrのベース信号をオフする
方法があるが、この方法では、出力電圧が上がらない、
スイッチング損失が大きい、等の欠点がある。なお、第
9図に振幅比A/Hに対する線間電圧Vu−vの変化の
様子を示す。
WM信号の振幅をAとすると、その振幅比A/Bが1以
下では、第8図におけるU点の出力Vuは1周期をTと
すると、 V u = (TON1/ T) XffVac(
(1+ sinθ)12)電動機に印加されるU−V間
の線間電圧は、V u−v = (To)J4/T
) xr2V a c× (ぼ cos (θ−60
’)/2)= (A/B)xffv a c ×((汀/2)’/ff) =CTowイ /T)XVdc × (汀/2)X (t/i) 但し、Vac :実効値 Vdc :設定値(直流電圧) 次に、振幅比A/Bが1以上である場合についてインバ
ータを構成するトランジスタのベース信号の制御を考え
ると、第7図(b)に示すように、(A/B)の比が1
を越える毎にインバータのTrのベース信号をオフする
方法があるが、この方法では、出力電圧が上がらない、
スイッチング損失が大きい、等の欠点がある。なお、第
9図に振幅比A/Hに対する線間電圧Vu−vの変化の
様子を示す。
本発明においては、PWM信号の振幅Aが三角波の振幅
Bを越えた範囲では、第7図(c)、(d)に示すよう
にTrを全部オンにするものである。即ち、直流電圧が
低いときには、基底速度以上の磁束指令Φを増加して、
三角波に対するPWM回路の振幅を大きくして、電動機
の端子電圧を大きくして、一定出力が得られるようにす
る。また、直流電圧が高いときには、基底速度以下の領
域から磁束指令を減少し、三角波に対するPWM回路の
振幅を小さくし、電動機の端子電圧を小さくして、一定
出力が得られるようにする。このような制御は、第1図
のブロック図において、励磁周波数と磁束との関係を示
すデータマツプiに、直流電圧検出回路すの検出電圧V
dcを入力して、磁束Φを直流電圧Vdcに応じて修正
することにより行なう。
Bを越えた範囲では、第7図(c)、(d)に示すよう
にTrを全部オンにするものである。即ち、直流電圧が
低いときには、基底速度以上の磁束指令Φを増加して、
三角波に対するPWM回路の振幅を大きくして、電動機
の端子電圧を大きくして、一定出力が得られるようにす
る。また、直流電圧が高いときには、基底速度以下の領
域から磁束指令を減少し、三角波に対するPWM回路の
振幅を小さくし、電動機の端子電圧を小さくして、一定
出力が得られるようにする。このような制御は、第1図
のブロック図において、励磁周波数と磁束との関係を示
すデータマツプiに、直流電圧検出回路すの検出電圧V
dcを入力して、磁束Φを直流電圧Vdcに応じて修正
することにより行なう。
なお、誘起電圧補正回路nは、電動機の速度信号ωmに
対する誘起電圧の値を補正して、PWM、電流制御回路
mに印加する。
対する誘起電圧の値を補正して、PWM、電流制御回路
mに印加する。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によれば、三相誘導電動機
に印加される電圧が変動した場合にも、出力を一定に制
御する、三相誘導電動機の制御方法が得られる。
に印加される電圧が変動した場合にも、出力を一定に制
御する、三相誘導電動機の制御方法が得られる。
第1図は本発明の概略のブロック図、第2図は等両回路
、第3図はベクトル図、第4図〜第9図は特性の説明図
である。 a・・・整流回路、b・・・直流電圧検出回路、C・・
・インバータ、d・・・三相誘導電動機、e・・・速度
発電機、i、j・・・データマツプ、m・・・PWM回
路、電流制御回路。 特許出願人 ファナック株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 第2図 第4図 (1)。 第5図 tl)6 第6図 第7図 才辰幅pし A4 手続補正書(自発) 昭和に7年 ど月26日 昭和60年 特許願 第079257号2、発明の名称 三相誘導電動機の制御方法 3、補正をする者 喜件との関係 特許出願人 名称 ファナック株式会社 代表者 稲 葉 清右衛門 4、代理人 住所 〒101東京都千代田区神田小川町3−14明
細 書 16発明の名称 三・相誘導電動機の制御方法 2、特許請求の範囲 交流入力を直流に変換し、該変換された直流が印加され
るインバータの出力により、三相誘導電動機をベクトル
制御する三 f:1′ 動に拘らず、一定出力の制御を行なうことを特徴とする
三相誘導電動機の制御方法。 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、電源電圧の変動を検出して、出力を一定に制
御する三相誘導電動機の制御方法に関する。 (従来の技術) 最近の三相誘導電動機の制御は、 (1)インバータにより、電動機に印加される電源の周
波数、電圧を制御する方式、 (2)電動機の固定子電流を瞬時値制御して、分巻直流
機と等価なトルク発生を行なうベクトル制御方式、 のいずれかの方式による場合が多くなってきている。 (本発明が解決しようとする問題点) ところで、誘導電動機の出力は、一般に電動機に印加さ
れる電圧に対して、2乗に比例して変化するため、イン
バータ方式でもベクトル制御方式でも、交流入力電圧が
大きく変化すると、出力変動が生じる。このような出力
変動を防止するため、インバータ方式においては交流入
力電圧に応じてパルス幅を変化させることで対処し、ま
た、ベクトル制御方式では、交流入力電圧に応じて、最
大すべり量を変化させる、等の対策を講じているが、誘
導電動機の出力を一定にする上では十分な効果が得られ
ていなかった。 本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、交流
入力から変換される直流電圧を、直流リンク部の電圧と
して検出し、その電圧に対応して磁束指令を変化させる
ことにより、電源電圧が変動しても出力が一定となるよ
うに制御する三相誘導電動機の制御方法を提供すること
を目的とするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明の三相誘導電動機の制御方法は、交流入力電圧を
直流に変換するDCリンク部での電圧を検出するステッ
プと、前記入力電圧が低いときには、基底速度以北の磁
束指令を増加し、三角波に対するPWM回路の振幅を大
きくして、電動機の端子電圧を大きくするステップと、
前記入力電圧が高いときには基底速度以下の領域から磁
束指令を減少し、三角波に対するPWM回路の振幅を小
さくして、電動機の端子電圧を小さくするステップとを
具備することを特徴とする。 (作用) したがって本発明によれば、通常のベクトル制御タイプ
の制御回路において、交流入力電圧が変化しても誘導電
動機の出力が一定となるように制御することができる。 なお1本発明によれば、入力電圧が定格入力電圧の±1
0%で変動しても、誘導電動機の出力を一定に保持する
ことができる。 (実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。 第1図は、PWM回路によりパルス幅制御される三相誘
導電動機のベクトル制御に、本発明方法を適用した概略
の制御ブロック図である。 第1図について説明する前に、第2図〜第6図により1
本発明の前提となる技術について説明する。 第2図は、三相誘導電動機の一相分の等価回路 :tS
3図はベクトル図、第4図、第5図は特性の説明図であ
る。三相誘導電動機のベクトル制御は次のような動作順
序に従って行なう。 (1)速度指令ωCを設定する。 (2)電動機速度ωmを検出する。 (3)ωCとωmの減算により、トルク指令Tcを求め
る。 (4)すベリ周波数の推定値ω′Sを、ω′s=に、X
TcX0m (K(、は常数)として求める。 (5)励磁周波数の推定値ω′0を、 ω′0=ωm+ω′S として求める。 (6)第4図の特性図より、励磁周波数ω′0に対応す
る磁束Φを求める。 (7)巻線抵抗の測定、無負荷試験および拘束試験を行
ない、第2図の等価回路、第3図のベクトル図より、−
次誘起電圧E1、励磁電流I。の鉄損型1Ioiおよび
磁化電流I。呂、励磁抵抗RO1励磁リアクタンスLO
の値をそれぞれ求める。 (8)回転磁界の磁束Φを基準位相として、回転してい
る座標系を固定した座標系へ変換する。即ち、 方向成分工。iのベクトル和として、次のように求めら
れる。 Io=I。−+IOi El軸方向成分I2ωとのベクトル和として、次のよう
に求められる。 I2 :I21−1 +I2ω 磁束Φは、 E、=dΦ/dt=Lo×(dioM/dt)=d (
LQ −IoM ”) /dtより、 Φ=LO@IOM として求められるので、第5図の特性図と、IOM”Φ
/L。 Io i=にω’oΦ(Kは常数) とより、励磁電流IOのΦ軸方向成分I。門とEl軸方
向成分工。iとが求められる。 (9)二次電流■2のEl軸方向成分I2wを、 I2w=(Tc/Φ) より求める。 (10)すべり周波数ωSを、第6図の特性図より決定
する。 (11)二次電流I2のΦ方向成分I2Mを、■21/
1=I2W×ω5X(L2/R2)より求める。 (12)−次電流■1のΦ方向成分を、I+ (Φ)
=IOM +I2M より求める。 (13)−次電流I、のE1方向成分を、I+ (E
t)=Io i+I2w より求める。 (14)励磁周波数ω0を、 ω 0 = ω m + ω S より求める。 次に、第1図のブロック図に戻り、この電動機dに対す
る制御回路について説明する。 交流電源に整流回路aを接続して直流電圧を得、この直
流電圧をインバータCに印加する。この直流リンク回路
には、詳細を後述する直流電圧検出回路すを接続する。 インバータCの出力電圧は、PWM回路及び電流制御回
路mによりパルス幅制御され、三相誘導電動Jadに印
加される。 一方、速度指令ωCと、速度発電機(PG)eにより検
出された電圧信号からF/V変換器0を通して得られた
電動機速度ωmとが比較器Pに入力され、偏差信号出力
としてトルク指令Tcが得られる。このトルク指令Tc
は、比例積分器(Pl)f、クランプ回路gを通して修
正され、実際のトルク指令Tmが形成される。以後前記
動作順序の(4)〜(14)に基づいて、−次電流I。 と励磁周波数ω0とが出力されるので、これらを2−3
相交換回路見に印加する。2−3相置換回路文では、直
交する2相電流を3相電流に変換し、3相の各相電流指
令Iu、Iv、Iwを形成してPWM回路および電流制
御回路mに入力する。一方、この回路mには、c”rt
、c”r2により電動@dの入力電流信号がフィー
ドバックされ、2−3相置換回路文からの出力される電
流指令Iu、Iv、Iwと比較されて、各相の指令電流
IがインバータCに送出される。 次に1本発明の特徴である直流電圧検出回路すの作用に
ついて説明する。ここで、PWM回路および電流制御回
路mにおいて、電圧指令と実際の電動機の端子電圧との
関係を考えると、PWM回路の内部で図示しない三角波
発生回路で形成され、上記回路mに印加される三角波が
形成される場合に、その三角波の利用をどの程度にする
かにより出力電圧が異なる。 いま、第7図(a)に示すようにPWM回路および電流
制御回路mに印加される三角波の振幅をB、PWM指令
信号の振幅をAとして、その振幅比A/Bが1以下の場
合では 第8図に示すようにインバータCの一方のトラ
ンジスタがオンして形成されるU点からの出力電圧Vu
は、三角波の周期をTとすると。 V u = (T ON+ / T) XffVac(
(1+ srnθ)/2)となり、電動機dに印加され
るu−7間の線間電圧は、 V u−v = (T out、/;) xff
V ac× (汀 cos (θ−60°)/2)こ
れを実効値で表現すると、 Vu−v = (A/B)X#Vac x((K/2)/尼) = (T or、+1/ T) X Vdc×(冶/2
) X (17K) 但し、Vac :実効値 Vdc:設定値(直流電圧) 即ち、実効値Vu−マは、三角波の周期T、インバータ
の一方トランジスタのオン周期ToN!、直流電圧Vd
cにより求められ、直流電圧Vdcが低下した場合には
、PWM指令信号Aを大きく、シたがって磁束指令Φを
増加してやれば電動機端子電圧が増加し出力が一定にな
ることがわかる。 次に、振幅比A/Bが1以上である場合についてインバ
ータCを構成するトランジスタのベース信号による制御
を考えると、第7図(b)に示すよう・に、振幅比(A
/B)が1を越える毎にインバータc7)Trのベース
信号をオフする方法があるが、この方法では、出力電圧
が上がらない、スイッチング損失が大きい1等の問題点
が生じる。 即ち、振幅比(A/B)が1を越える期間α内では、t
l 、t2.t3 、・・・・・・のようにスイッチン
グ回数が多数存在するためスイッチング損失が太きくな
り、またこの期間内の出力電圧は、1〜5の平均値とな
り増加が抑制される。 なお、第9図に振幅比A/Hに対する線間電圧Vu−v
の変化の様子を示す。 本発明においては、PWM指令信号の振幅Aが上記回路
mに印加される三角波の振幅Bを越えた範囲では、第7
図(c)、’(d)に示すようにトランジスタTrを全
部オンにして、従来の上記問題点を解消するものである
。即ち、直流電圧が低いときには、基底速度以上の磁束
指令Φを増加して、三角波に対するPWM回路の振幅を
大きくして、電動機dの端子電圧を大きくして、一定出
力が得られるようにする。また、直流電圧が高いときに
は、基底速度以下の領域から磁束指令を減少し、三角波
に対するPWM指令信号の振幅を小さくシ、電動機の端
子電圧を小さくして、一定出力が得られるようにする。 このような制御は、第1図のブロック図において、励磁
周波数ω0と磁束Φとの関係を示すデータマツプiに、
直流電圧検出回路すの検出電圧Vdcを入力して、磁束
Φを直流電圧Vdcに応じて修正することにより行なう
。 なお、直流電圧検出回路すで検出された直流電圧Vdc
は、誘起電圧補正回路nにも印加される。 これは、上記(8)、(9)のプロセスで説明したよう
に誘起電圧Elは、 E、=dΦ/dt = L o X (d I orb / d t )=
d(Lo・I o z)/ d t で表わされ、磁化電流i。Hの関数で表わされるが、磁
化電流をI。Hは、励磁電流を′Xo、鉄損電流をIo
iとすると、 16M ==rOIo+ で表わされる。したがって、これらの関係により、誘起
電圧は鉄損電流Ioiの影響を受けるので 誘起電圧補
正回路において、鉄損電流1oiの影響を補正し、PW
M回路および電流制御回路mから出力される各相電流I
が正確に得られるようにしている。 (発明の効果) 以上説明したように、本発明に係る三相誘導電動機の制
御方法によれば、三相誘導電動機に印加される電圧が変
動した場合にも、出力を一定に制御することができる。 そして、本発明に係る三相誘導電動機の制御方法は、高
速演算プロセッサを使用して、全ての処理をソフトウェ
アにより実行することも11丁能である。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の概略のブロック図、第2図は等価回路
、第3図はベクトル図、第4図〜第9図は特性の説明図
である。 a・・・整流回路、b・・・直流電圧検出回路、C・・
・インバータ、d・・・三相誘導電動機、e・・・速度
発電機、i、j・・・データマツプ、m・・・PWM回
路、電流制御回路。
、第3図はベクトル図、第4図〜第9図は特性の説明図
である。 a・・・整流回路、b・・・直流電圧検出回路、C・・
・インバータ、d・・・三相誘導電動機、e・・・速度
発電機、i、j・・・データマツプ、m・・・PWM回
路、電流制御回路。 特許出願人 ファナック株式会社 代 理 人 弁理士 辻 實 第2図 第4図 (1)。 第5図 tl)6 第6図 第7図 才辰幅pし A4 手続補正書(自発) 昭和に7年 ど月26日 昭和60年 特許願 第079257号2、発明の名称 三相誘導電動機の制御方法 3、補正をする者 喜件との関係 特許出願人 名称 ファナック株式会社 代表者 稲 葉 清右衛門 4、代理人 住所 〒101東京都千代田区神田小川町3−14明
細 書 16発明の名称 三・相誘導電動機の制御方法 2、特許請求の範囲 交流入力を直流に変換し、該変換された直流が印加され
るインバータの出力により、三相誘導電動機をベクトル
制御する三 f:1′ 動に拘らず、一定出力の制御を行なうことを特徴とする
三相誘導電動機の制御方法。 3、発明の詳細な説明 (産業上の利用分野) 本発明は、電源電圧の変動を検出して、出力を一定に制
御する三相誘導電動機の制御方法に関する。 (従来の技術) 最近の三相誘導電動機の制御は、 (1)インバータにより、電動機に印加される電源の周
波数、電圧を制御する方式、 (2)電動機の固定子電流を瞬時値制御して、分巻直流
機と等価なトルク発生を行なうベクトル制御方式、 のいずれかの方式による場合が多くなってきている。 (本発明が解決しようとする問題点) ところで、誘導電動機の出力は、一般に電動機に印加さ
れる電圧に対して、2乗に比例して変化するため、イン
バータ方式でもベクトル制御方式でも、交流入力電圧が
大きく変化すると、出力変動が生じる。このような出力
変動を防止するため、インバータ方式においては交流入
力電圧に応じてパルス幅を変化させることで対処し、ま
た、ベクトル制御方式では、交流入力電圧に応じて、最
大すべり量を変化させる、等の対策を講じているが、誘
導電動機の出力を一定にする上では十分な効果が得られ
ていなかった。 本発明は、このような従来技術の問題点を解消し、交流
入力から変換される直流電圧を、直流リンク部の電圧と
して検出し、その電圧に対応して磁束指令を変化させる
ことにより、電源電圧が変動しても出力が一定となるよ
うに制御する三相誘導電動機の制御方法を提供すること
を目的とするものである。 (問題点を解決するための手段) 本発明の三相誘導電動機の制御方法は、交流入力電圧を
直流に変換するDCリンク部での電圧を検出するステッ
プと、前記入力電圧が低いときには、基底速度以北の磁
束指令を増加し、三角波に対するPWM回路の振幅を大
きくして、電動機の端子電圧を大きくするステップと、
前記入力電圧が高いときには基底速度以下の領域から磁
束指令を減少し、三角波に対するPWM回路の振幅を小
さくして、電動機の端子電圧を小さくするステップとを
具備することを特徴とする。 (作用) したがって本発明によれば、通常のベクトル制御タイプ
の制御回路において、交流入力電圧が変化しても誘導電
動機の出力が一定となるように制御することができる。 なお1本発明によれば、入力電圧が定格入力電圧の±1
0%で変動しても、誘導電動機の出力を一定に保持する
ことができる。 (実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。 第1図は、PWM回路によりパルス幅制御される三相誘
導電動機のベクトル制御に、本発明方法を適用した概略
の制御ブロック図である。 第1図について説明する前に、第2図〜第6図により1
本発明の前提となる技術について説明する。 第2図は、三相誘導電動機の一相分の等価回路 :tS
3図はベクトル図、第4図、第5図は特性の説明図であ
る。三相誘導電動機のベクトル制御は次のような動作順
序に従って行なう。 (1)速度指令ωCを設定する。 (2)電動機速度ωmを検出する。 (3)ωCとωmの減算により、トルク指令Tcを求め
る。 (4)すベリ周波数の推定値ω′Sを、ω′s=に、X
TcX0m (K(、は常数)として求める。 (5)励磁周波数の推定値ω′0を、 ω′0=ωm+ω′S として求める。 (6)第4図の特性図より、励磁周波数ω′0に対応す
る磁束Φを求める。 (7)巻線抵抗の測定、無負荷試験および拘束試験を行
ない、第2図の等価回路、第3図のベクトル図より、−
次誘起電圧E1、励磁電流I。の鉄損型1Ioiおよび
磁化電流I。呂、励磁抵抗RO1励磁リアクタンスLO
の値をそれぞれ求める。 (8)回転磁界の磁束Φを基準位相として、回転してい
る座標系を固定した座標系へ変換する。即ち、 方向成分工。iのベクトル和として、次のように求めら
れる。 Io=I。−+IOi El軸方向成分I2ωとのベクトル和として、次のよう
に求められる。 I2 :I21−1 +I2ω 磁束Φは、 E、=dΦ/dt=Lo×(dioM/dt)=d (
LQ −IoM ”) /dtより、 Φ=LO@IOM として求められるので、第5図の特性図と、IOM”Φ
/L。 Io i=にω’oΦ(Kは常数) とより、励磁電流IOのΦ軸方向成分I。門とEl軸方
向成分工。iとが求められる。 (9)二次電流■2のEl軸方向成分I2wを、 I2w=(Tc/Φ) より求める。 (10)すべり周波数ωSを、第6図の特性図より決定
する。 (11)二次電流I2のΦ方向成分I2Mを、■21/
1=I2W×ω5X(L2/R2)より求める。 (12)−次電流■1のΦ方向成分を、I+ (Φ)
=IOM +I2M より求める。 (13)−次電流I、のE1方向成分を、I+ (E
t)=Io i+I2w より求める。 (14)励磁周波数ω0を、 ω 0 = ω m + ω S より求める。 次に、第1図のブロック図に戻り、この電動機dに対す
る制御回路について説明する。 交流電源に整流回路aを接続して直流電圧を得、この直
流電圧をインバータCに印加する。この直流リンク回路
には、詳細を後述する直流電圧検出回路すを接続する。 インバータCの出力電圧は、PWM回路及び電流制御回
路mによりパルス幅制御され、三相誘導電動Jadに印
加される。 一方、速度指令ωCと、速度発電機(PG)eにより検
出された電圧信号からF/V変換器0を通して得られた
電動機速度ωmとが比較器Pに入力され、偏差信号出力
としてトルク指令Tcが得られる。このトルク指令Tc
は、比例積分器(Pl)f、クランプ回路gを通して修
正され、実際のトルク指令Tmが形成される。以後前記
動作順序の(4)〜(14)に基づいて、−次電流I。 と励磁周波数ω0とが出力されるので、これらを2−3
相交換回路見に印加する。2−3相置換回路文では、直
交する2相電流を3相電流に変換し、3相の各相電流指
令Iu、Iv、Iwを形成してPWM回路および電流制
御回路mに入力する。一方、この回路mには、c”rt
、c”r2により電動@dの入力電流信号がフィー
ドバックされ、2−3相置換回路文からの出力される電
流指令Iu、Iv、Iwと比較されて、各相の指令電流
IがインバータCに送出される。 次に1本発明の特徴である直流電圧検出回路すの作用に
ついて説明する。ここで、PWM回路および電流制御回
路mにおいて、電圧指令と実際の電動機の端子電圧との
関係を考えると、PWM回路の内部で図示しない三角波
発生回路で形成され、上記回路mに印加される三角波が
形成される場合に、その三角波の利用をどの程度にする
かにより出力電圧が異なる。 いま、第7図(a)に示すようにPWM回路および電流
制御回路mに印加される三角波の振幅をB、PWM指令
信号の振幅をAとして、その振幅比A/Bが1以下の場
合では 第8図に示すようにインバータCの一方のトラ
ンジスタがオンして形成されるU点からの出力電圧Vu
は、三角波の周期をTとすると。 V u = (T ON+ / T) XffVac(
(1+ srnθ)/2)となり、電動機dに印加され
るu−7間の線間電圧は、 V u−v = (T out、/;) xff
V ac× (汀 cos (θ−60°)/2)こ
れを実効値で表現すると、 Vu−v = (A/B)X#Vac x((K/2)/尼) = (T or、+1/ T) X Vdc×(冶/2
) X (17K) 但し、Vac :実効値 Vdc:設定値(直流電圧) 即ち、実効値Vu−マは、三角波の周期T、インバータ
の一方トランジスタのオン周期ToN!、直流電圧Vd
cにより求められ、直流電圧Vdcが低下した場合には
、PWM指令信号Aを大きく、シたがって磁束指令Φを
増加してやれば電動機端子電圧が増加し出力が一定にな
ることがわかる。 次に、振幅比A/Bが1以上である場合についてインバ
ータCを構成するトランジスタのベース信号による制御
を考えると、第7図(b)に示すよう・に、振幅比(A
/B)が1を越える毎にインバータc7)Trのベース
信号をオフする方法があるが、この方法では、出力電圧
が上がらない、スイッチング損失が大きい1等の問題点
が生じる。 即ち、振幅比(A/B)が1を越える期間α内では、t
l 、t2.t3 、・・・・・・のようにスイッチン
グ回数が多数存在するためスイッチング損失が太きくな
り、またこの期間内の出力電圧は、1〜5の平均値とな
り増加が抑制される。 なお、第9図に振幅比A/Hに対する線間電圧Vu−v
の変化の様子を示す。 本発明においては、PWM指令信号の振幅Aが上記回路
mに印加される三角波の振幅Bを越えた範囲では、第7
図(c)、’(d)に示すようにトランジスタTrを全
部オンにして、従来の上記問題点を解消するものである
。即ち、直流電圧が低いときには、基底速度以上の磁束
指令Φを増加して、三角波に対するPWM回路の振幅を
大きくして、電動機dの端子電圧を大きくして、一定出
力が得られるようにする。また、直流電圧が高いときに
は、基底速度以下の領域から磁束指令を減少し、三角波
に対するPWM指令信号の振幅を小さくシ、電動機の端
子電圧を小さくして、一定出力が得られるようにする。 このような制御は、第1図のブロック図において、励磁
周波数ω0と磁束Φとの関係を示すデータマツプiに、
直流電圧検出回路すの検出電圧Vdcを入力して、磁束
Φを直流電圧Vdcに応じて修正することにより行なう
。 なお、直流電圧検出回路すで検出された直流電圧Vdc
は、誘起電圧補正回路nにも印加される。 これは、上記(8)、(9)のプロセスで説明したよう
に誘起電圧Elは、 E、=dΦ/dt = L o X (d I orb / d t )=
d(Lo・I o z)/ d t で表わされ、磁化電流i。Hの関数で表わされるが、磁
化電流をI。Hは、励磁電流を′Xo、鉄損電流をIo
iとすると、 16M ==rOIo+ で表わされる。したがって、これらの関係により、誘起
電圧は鉄損電流Ioiの影響を受けるので 誘起電圧補
正回路において、鉄損電流1oiの影響を補正し、PW
M回路および電流制御回路mから出力される各相電流I
が正確に得られるようにしている。 (発明の効果) 以上説明したように、本発明に係る三相誘導電動機の制
御方法によれば、三相誘導電動機に印加される電圧が変
動した場合にも、出力を一定に制御することができる。 そして、本発明に係る三相誘導電動機の制御方法は、高
速演算プロセッサを使用して、全ての処理をソフトウェ
アにより実行することも11丁能である。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の概略のブロック図、第2図は等価回路
、第3図はベクトル図、第4図〜第9図は特性の説明図
である。 a・・・整流回路、b・・・直流電圧検出回路、C・・
・インバータ、d・・・三相誘導電動機、e・・・速度
発電機、i、j・・・データマツプ、m・・・PWM回
路、電流制御回路。
Claims (1)
- 交流入力を直流に変換し、該変換された直流が印加され
るインバータの出力により、三相誘導電動機をベクトル
制御するものにおいて、前記直流に変換した直流リンク
部の電圧を検出し、該検出された直流電圧に応じて磁束
指令を変化させて、電源電圧の変動に拘らず、一定出力
の制御を行なうことを特徴とする三相誘導電動機の制御
方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60079257A JPS61240875A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 三相誘導電動機の制御方法 |
DE8686902492T DE3688035T2 (de) | 1985-04-16 | 1986-04-15 | Steuerung eines dreiphasen-induktionsmotors. |
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KR1019860700893A KR920002586B1 (ko) | 1985-04-16 | 1986-04-15 | 3상 유도 전동기의 제어방법 |
EP86902492A EP0218729B1 (en) | 1985-04-16 | 1986-04-15 | Method of controlling a three-phase induction motor |
PCT/JP1986/000187 WO1986006227A1 (en) | 1985-04-16 | 1986-04-15 | Method of controlling a three-phase induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60079257A JPS61240875A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 三相誘導電動機の制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61240875A true JPS61240875A (ja) | 1986-10-27 |
Family
ID=13684800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60079257A Pending JPS61240875A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 三相誘導電動機の制御方法 |
Country Status (6)
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---|---|
US (1) | US4800327A (ja) |
EP (1) | EP0218729B1 (ja) |
JP (1) | JPS61240875A (ja) |
KR (1) | KR920002586B1 (ja) |
DE (1) | DE3688035T2 (ja) |
WO (1) | WO1986006227A1 (ja) |
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