JPS62114487A - すべり周波数演算器の自動設定法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、交流電動機のベクトル制御インバータ装置に
係り、特に電動機の２次抵抗をインバータ装置を用いて
計測し、その結果に基づいてすべり周波数演算器の設定
を設定する方法に関する。

〔発明の背景〕

交流電動機を高精度に制御するインバータ装置において
はベクトル制御が用いられる。このベクトル制御は周知
のように電動機の等価回路を制御モデルとして制御する
ため、等価回路の定数は正確に設定する必要がある。特
にすべり周波数ω、は２水抵抗ｒ２に基づいて（１）式
より演算するため、ｒ２の設定誤差がベクトル制御の制
御特性に太き（影響する。

φ傘 ここに　１−：トルク電流指令 φ−：磁束指令 これよりインバータ出力周波数ω１１１は前記ω８傘と
電動機回転速度検出値ω、の和より制御される。

従来、すべり周波数ω＄を初期設定する電動機の２水抵
抗ｒ２には設計値を用いているが、設計値が不明な場合
は何らかの方法で４１１１定する必要がちり、また１没
計値を実際値との不一致によって制御；μ差を生じる問
題がある。なお、従来のインバータ装置の例としては、
例えば特開昭５８−１７９１９０号公報などに述べられ
ているように運転中において、すベリ周波数演算にｒ２
の温度変化による補償を行っているものはあるが、２次
抵抗値が不明な状態から運転状態を確立するために必要
なすベリ周波数の初期設定に関するものはこれまで見受
けられない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述の問題を解決することにあり、ベ
クトル制御装置を運転前に電動機定数の２次抵抗訓定器
として機能させ、その結果に基づいてずへり周波数演算
器の定数を自動設定することにより無調整化されたベク
トル制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴とするところは、ベクトル制御装置を用い
て、電動機電流及び周波数を所定値に制御し、該電流の
指令信号あるいは検出信号と電動機電圧検出信号を用い
て電動機の１次と２次の合成抵抗を？ｌｌ！ｌ定し１次
に電動機に直流を印加するときの電圧指令信号と′４ｉ
流検出信号より電動機の１次抵抗を１ｌｌＱ定し、両者
測定結果の差より２次抵抗を［１’ｌ定し、これに基づ
いてベクトル制御装置のすベリ演算器の定数を自動設定
するものである。

〔発明の実施例〕

第１図に本発明の一実施例のパルス幅変調ベクトル制御
インバータ装置の回路構成を示す９制御装置はマイクロ
プロセッサを用いて演算制御されるが、動作を解り易く
するためアナログ回路構成で示しである。一点鎖線内は
本発明に関係するもので、その演算処理にはベクトル制
御用マイクロプロセッサがプログラムを変更して共通に
用いられる。

１は３相誘導電動機２に可変周波の交流を供給するイン
バータである。速度調節器５には電動機２に取付けられ
た回転速度検出器３からの信号ωＳと、速度指令装置４
からの信号ω、拳が入力され、ベクトル演算器６にトル
ク電流指令信号ｉｔ”として与えられる。なお該演算器
６には他の磁束指令器７からの信号φ◆に比例する励磁
電流演算器８の（ａ号ｊ−と信号発生器が入力され、１
次：３相Ｘ我流指令１ｕ”、　ｊｖ”、１−を発生する
。そして、該信号は各相において１次屯流検出器９の信
号と突き合され電流調節器１０により相電圧指令信号Ｖ
−が出力され、さらに該信号と搬送波発生器〕１からの
信号がＰＷＭ信号発生器１２において比較されパルス幅
変調信号を発生し、インバータ１をパルス幅変調制御す
る。なお、９，１０゜１２は全体で３相分あるがここで
は２相分は図示を省略しである。また、１３はすべり周
波数演算器で磁束指令信号φ参とトルク電流指令信号ｉ
ＩＩ及び電動機の２次抵抗ｒ２よりすべり周波数ωＳ−
を演算し、この信号と回転速度検出信号ω、を加算し、
１次周波数指令ωｌ＊として信号発生器９に人力される
。ここでＡは実運転前に動作させる２次抵抗演算部であ
り、その構成を次に述へる。信号発生器９の信号と電圧
検出器１４より検出した電動機電圧信号はベクトル演算
器１５に入力され電圧信号Ｖ、を出力し、さらにこのｖ
ｄは割算器１６で励磁電流指令信号ｊ、ψにより除され
電動機の１次と２次の合成抵抗（ｒ１＋ｒ２）が出力さ
れる。一方、１７は関数器で相電流検出信号ＩＷもしく
は指令信号ｉ−を人力することによりインバータ内部電
圧降下ＶＱが出力される。そして減算器１８において相
電圧指令１ｍネからＶＱを減算し一次抵抗降下相当の電
圧を演算する。さらに電圧を割算器１９においてｉｗ（
又はｉ−）で除し１次抵抗ｒ１を出力する。そして減算
器２０により先程演算したｒ１＋ｒｚの信号よりｒｌを
差し引き２次抵抗ｒ２を演算し、これをすべり周波数演
算１３に入力する。

上述した２次抵抗測定は実運転に先立ち、ベクトル制御
装置を用いて所定の電流を電動機しこ流し、そのときの
電流、電圧指令値及び電流、電圧検出値より２次抵抗を
演算検出するものであり、その詳細を次に述べる。

電動機電流は前述した１ｍ”ｌｌ＋”及びω１１１によ
り以下に述べるようにして制御さ九る。先ず、ベクトル
演算器６は１−９ｉ−及び信号発生器９の出力信号ｃｏ
ｓω１−及びｓｉｎω１ｔ１１に基づいて次式に・・・
（２） さらに、次式に従い３相交流の電流指令１１＊０　＝ｔ
ａｎ−”　（ｉ　ｔｏ／　ｉ　、＊）そして、電流調節
器１０及びＰＷＭ信号発生器１２などによりインバータ
の出力電流ｉｘを１１串に比例して制御される。

一方、電動機電圧は電圧検出器１４により横比され、ベ
クトル演算器１５により次式に従い回転座標系の電圧量
に変換される。

・・（４） ここに、ｖｄ：ｄ＠電圧成分 Ｖｑ：ｑ Ｖ：Ｖｕ Ｖ　ｕ−Ｖ　ｗ二重動機相電圧 ここで、電圧のＶ、１　ｇ　ＶＢｇ　Ｖ　１１　Ｖａｔ
　Ｖｑの関係並びに電流のＶｄ　ｌ　Ｖ、ｇ　ｌ　ｖｔ
、　Ｖｌｌｌ、　Ｖｌｑの関係を第２図のベクトル図に
示す。α軸及びβ軸は直交固定子座標軸であり、α軸は
Ｕ相巻線軸と一致する。また、ｄＩｌｉｌｂ及びｑ軸は
角周波数ωｌで回転する直交回転座標軸である。インバ
ータ出力電流１１はその大きさと位相が、（３）式に従
い制御される（第２図はｊ、ｔ”＝ｏの場合を示す）。

したがって、ｄ＠電流Ｌｔａ及びｑｔｉｄＪＷｉ流ｉ１
ｑはｉ−及びｉｔＩにそれぞれ比例する。

電流が流れると電動機電圧が誘起する。その電圧はｄ軸
成分ｖｄとｑ軸成分Ｖｑ　に分けて考えることができる
。

定常時においてはＶｄはかご形誘電動機の電気方程式に
基づいて次式で与えられる。

■、＝ｒｔｉｚｄ−ωｔＬ＋ｊ　ｔｑ　　ｃｖｔＭｉ２
ｑ　−（Ｓ）また、回転子２次回路に関する電圧方程式
は次式で示される。

ここに、１１ｄ＋１１ｑは１次電流のｄ軸及びｑ　１ｆ
ｉｔｌｌ成分 １ｚａ（ｊｘｑは２次電流のｄ輔及びｑ軸成分 Ｌｌ、Ｌ２：　１次及び２次の実効インダクタンス そして、（５）、（６）式よりｖｄについて整理すると
次式となる。

・・（７） このＶ、に基づいて２次抵抗を測定するが、次にその内
容について述べる。実運転に先立ち、以下の２つの手段
によりｒ２を求める。

先ず第１手段では、インバータの運転条件の１投定を電
動機が回転停止状態にて、ｉ−を所定値。

１、傘をＯとし一定周波数で励磁する。すなわち、この
条件下における（７）式は１．１１ｄ＝＝　１　ｍ’　
＋１１ｑ＝ｉｔ亭＝０．ω１＝ω１”＋　　ω１°ωＳ
よりここで、ω１に対してｒ２′−＜〈ω１２１．２２
−を考慮すれば Ｖ＋＋　　（ｒｌ＋　（）　２ｒ２）ｉ＋ａ＝　（ｒ＋
＋　ｒ２’　）ｉｔｄ　−（９）となる。ここで■、は
ベクトル演算器１５の検出信号である。〕１１は指令信
号】−に比例するから、この両信号を割算器１６に人力
し、ｖｄ／ｉ−の演算を行い、１次及び２次抵抗（１次
換算値）の和を測定する。しかし、この；４１＋１定値
は１次と２次の合成値であるから分層する必要がある。

そこで第２手段では１次抵抗をｔＩす定する。それには
インバータより電動機に直流電流を流す運転条件を設定
をする。すなわちω１”　”　Ｏｒ　ｌ　ｔ”　”　Ｏ
ｒｌｍ”＝所定値に設定することにより（３）式におい
て、ｌ　ｕ””　Ｏ、ｌ　ｖ””　　ｌ−となり電動機
にはｉ−に比例した直流電流を流すことができる。そし
て、そりときの相電圧指令信号Ｖ−及び相電流検出信号
１．を測定する。ここで、Ｖ−は、Ｖ−：　ｒ　ｚ　ｉ
　ｗ＋ｖｏ　　　　　　　　　−（１０）で与えられる
。このときＶ−は１次抵抗降下ｒ１１ｗ及びインバータ
のオンデレイ（スイッチング素子のＰ側Ｎ側同時導通に
よる直流短絡を防止するために両方を導通させない期間
）などによる内部電圧降下ｖｏの和である。このＶＱは
第３図に示すように電流に対して非線形で、ＰＷＭ周波
数や主回路を構成するスイッチング素子（例えばトラン
ジスタ）等によって異なるが同一仕様のインバータであ
れば殆んどＶＱは変わらないので。

あらかじめ王朝出荷時等において第１図の関数器１７に
第３図のＶＯ４ｗの特性を記憶させておく。

そして、この関数器に相電流検出信号ｉｗ　（相電流指
令信号１ｅでも可）を入力することによりＶＱを求め、
（１０）式に従って■−からＶＱ　を減算して１次抵抗
降下ｙｒ（＝ｒｔｒｗ）を演算し、さらに、これを電流
ＩＷで除することにより１次抵抗ｒ１を演算する。そし
て、この結果を先の第１手段で測定した１次と２次の合
成抵抗から差し引くことにより２次抵抗ｒ２を演算する
。

このように電動機の２次抵抗ｒ２はインバータ装置にお
ける制御信号より演算でき、その結果を基にすベリ周波
数演算器１３の定数は直接設定できる。

以上述べた２次抵抗演算部Ａの機能やすべり周波数演算
器１３の定数設定機能は、マイコンを応用した制御装置
においては、全てソフトプログラム上で対応できる。

このようにして制御定数の自動設定が行え、任意の電動
機に対して自動適応するインテリジェント機能を付加し
た装置が実現する。

〔発明の効果〕 本発明によれば、特別な検出器を用いることなく、電動
機の２次抵抗を簡便に測定できるため、その結果に基づ
いてずへり周波数演算器の定数が自動的に設定可能とな
り、調整の手間が削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図、
第３図は本発明の詳細な説明図である。 １・・・インバータ、２・・・交流電動機、１４・・・
電圧検出器、１５・・・ベクトル演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、交流電動機をインバータにより制御し、該電動機の
   トルク電流成分と励磁電流成分を独立して制御するベク
   トル制御装置において、該電動機が略回転停止状態でイ
   ンバータより交流電流を流し、その際の電動機電圧値と
   交流電流値の比から電動機の１次及び２次の合成抵抗を
   測定する手段と、該電動機に前記装置より直流電流を流
   し、そのときインバータ出力電圧指令値と出力電流の比
   より電動機の１次抵抗を測定する手段とにより、電動機
   の２次抵抗を演算し、その結果に基づいてすべり周波数
   演算器の定数を設定することを特徴とするすべり周波数
   演算器の自動設定法。