JPS62173995A - Flux operation circuit of induction motor - Google Patents

Flux operation circuit of induction motor

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JPS62173995A
JPS62173995A JP61016577A JP1657786A JPS62173995A JP S62173995 A JPS62173995 A JP S62173995A JP 61016577 A JP61016577 A JP 61016577A JP 1657786 A JP1657786 A JP 1657786A JP S62173995 A JPS62173995 A JP S62173995A
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JP
Japan
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induction motor
primary
operational amplifiers
phase
vector
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JP61016577A
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Japanese (ja)
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Toshihiko Noguchi
敏彦 野口
Isao Takahashi
勲 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to perform the flux operation accurate in all rotary regions and strong against the constant fluctuations by forming a flux operation circuit with a high-speed system operation means and a low-speed system operation means. CONSTITUTION:When an induction motor 2 is rotating on high speed, outputs Ppsi1qTc and Ppsi1dTc of operational amplifiers 9a and 9b become greater than the outputs psi1q and psi1d of operational amplifiers 21a and 21b, while the operation of flux elements which is based on the integration is performed because the primary lag active filters 10a and 10b actuate as integrators. Conversely, when the induction motor 2 is rotating on low speed, the output psi1q and psi1d of operational amplifiers 21a and 21b become greater than the outputs of operational amplifiers 9a and 9b, while the filters 10a and 10b actuate as transfer function 1; so that the operation of the flux elements which is based on the rotary coordination conversion is performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は誘導電動機の磁束制御或いは磁束測定に好適す
る磁束演算回路に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a magnetic flux calculation circuit suitable for magnetic flux control or magnetic flux measurement of an induction motor.

〔発明の背景技術とその問題点〕[Background technology of the invention and its problems]

従来より、誘導電動機の磁束を制御したり或いは計al
llする場合、積分によって一次鎖交磁束ベクトルを演
算する演算回路を用いている。即ち、三相誘導電動機を
例にとった場合、各a、b、c相の相電圧、電流の瞬時
値をυla、 υlb、  υIC,tea、tub、
t1cとすると、静止直交座標系(d−1座標系〜但し
、d軸は実軸、1軸は虚軸とする。)における一次電圧
ベクトルυ1d1、一次電流ベクトル Ctd%は、 ・・・・・・・・・(1) として求められる。今、誘導電動機の一次巻線抵抗をR
1とすると、式(1)、(2)より一次鎖交磁束ベクト
ルl1ltd’jは、 として求められる。つまり、一次電圧から一次巻線抵抗
と電流による電圧降下を減じ、その結果を積分すること
によって一次鎖交磁束が演算可能である。この方式によ
れば、演算そのものが非常に簡単であるために実際の演
算回路としての構成が容易であり、その上、比較的高速
度運転時には正確な演算を行なうことができるという利
点がある。
Conventionally, the magnetic flux of induction motors has been controlled or calculated.
In the case of ll, an arithmetic circuit is used that calculates the primary flux linkage vector by integration. That is, if we take a three-phase induction motor as an example, the instantaneous values of the phase voltage and current of each phase a, b, and c are υla, υlb, υIC, tea, tub,
Assuming t1c, the primary voltage vector υ1d1 and the primary current vector Ctd% in the stationary orthogonal coordinate system (d-1 coordinate system, where the d axis is the real axis and the 1st axis is the imaginary axis) are: ...(1) It is obtained as follows. Now, the primary winding resistance of the induction motor is R
1, the primary flux linkage vector l1ltd'j is obtained from equations (1) and (2) as follows. That is, the primary flux linkage can be calculated by subtracting the voltage drop due to the primary winding resistance and current from the primary voltage and integrating the result. According to this method, since the calculation itself is very simple, it is easy to construct an actual calculation circuit, and furthermore, there is an advantage that accurate calculation can be performed during relatively high-speed operation.

即ち、一次巻線抵抗R1は固定子側の定数であるため、
誘導電動機の温度変化によってあまり変動することはな
く、演算回路内の一次巻線抵抗R1の設定値と実際値と
の差はほとんど生じないからである。逆に、誘導電動機
の二次抵抗R2の場合は、回転子測定数であるため上記
一次巻線抵抗R1とは異なり比較的温度変化の影響を受
けやすい。
That is, since the primary winding resistance R1 is a constant on the stator side,
This is because it does not change much due to temperature changes in the induction motor, and there is almost no difference between the set value of the primary winding resistance R1 in the arithmetic circuit and the actual value. On the other hand, in the case of the secondary resistance R2 of the induction motor, since it is measured by the rotor, unlike the primary winding resistance R1, it is relatively susceptible to temperature changes.

そこで、式(3)は、二次抵抗R2を使用せず、一次巻
線抵抗R1のみを使用することで、誘導電動機の温度変
化に伴う定数変動に対しても強く、正確な演算を達成で
きる。ところが、誘導電動機が零速度及びその近傍の速
度というような低速度で回転している場合には、演算増
幅器により構成される積分回路がオフセット、ドリフト
等の原因で完全な動作を行なわず、正確な演算がなされ
ないという問題がある。
Therefore, by using only the primary winding resistance R1 without using the secondary resistance R2, formula (3) is strong against constant fluctuations due to temperature changes in the induction motor, and accurate calculation can be achieved. . However, when an induction motor rotates at a low speed such as zero speed or a speed close to zero speed, the integration circuit made up of an operational amplifier does not operate perfectly due to offsets, drifts, etc. There is a problem that calculations cannot be performed.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、誘導電動機の全回転領域にわたって正確で且つ定数変
動に強い磁束演算が可能になる誘導電動機の磁束演算回
路を提供するにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a magnetic flux calculation circuit for an induction motor that is capable of calculating magnetic flux accurately over the entire rotation range of the induction motor and resistant to constant fluctuations.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、誘導電動機の比較的高速度の回転領域では式
(3)の利点を生かすため積分による一次鎖交磁束演算
を行なうと共に零速度及びその近傍では別の演算方法に
よって一次鎖交磁束を演算することにより従来の問題点
を解決し、その」−1これら演算方法の切換えが自動的
且つ連続的に、しかも滑らかに行なわれるようにすると
ころに特徴を有する。
The present invention calculates the primary magnetic flux linkage by integration in the relatively high speed rotation region of the induction motor to take advantage of the advantage of equation (3), and calculates the primary magnetic flux linkage by another calculation method at and near zero speed. It solves the conventional problems by performing calculations, and is characterized in that the switching between these calculation methods is performed automatically, continuously, and smoothly.

先ず、式(3)以外の一次鎖交磁束演算法について述べ
る。誘導電動機の回転子と同期して回転する回転座標系
(α−β座標系)における一次電圧ベクトルυlαB、
一次電流ベクトル L1αB、二次電流ベクトル Lm
を用いれば、誘導電動機の特性方程式は、 ・・・・・・・・・(4) 但し、L1□ ニー次側自己インダクタンスし22 :
二次側自己インダクタンス M :相互インダクタンス θIll:回転角 として得られる。この式(4)の第2行より二次電流ベ
クトル L−を求めると、 R2+PL22 ・・・・・・・・・(5) となる。一方、α−β座標上において一次鎖交磁束ベク
トル1!ItαBは、 W1αB =LttLtαB + MLχ−・・・・・
・・・・ (6) と表わされるため、式(6)に式(5)を代入すること
により、 1 +p (R22/R2) ・・・・・・・・・(7) 但し、 <−(LttL22  M’)/L11が得られる。従
って、α−β座標上では一次電流ベクトルを不完全微分
と一次遅れとからなる要素へ人力するだけで一次鎖交磁
束ベクトルを求めることが可能である。ところが、式(
7)は回転座標において成立する式であり、一次鎖交磁
束ベクトルψlαBや一次電流ベクトル LlαBは直
接観測できない。このため、一次鎖交磁束ベクトルψ1
αB、一次電流ベクトル CIαBを一次鎖交磁束ベク
トル 里1d)、一次電流ベクトル L taiに回転
座標交換を行ない、静止座標(d−1座標)における式
へ変形する必要がある。そこで、一次鎖交磁束ベクトル
 ψld’iと リ1αB、一次電流ベクトルLtat
と LxαBを関係づける回転座標変換は、次式のよう
に表わされる。
First, a primary flux linkage calculation method other than equation (3) will be described. The primary voltage vector υlαB in the rotating coordinate system (α-β coordinate system) that rotates in synchronization with the rotor of the induction motor,
Primary current vector L1αB, secondary current vector Lm
Using , the characteristic equation of the induction motor is: ・・・・・・・・・(4) However, L1□ is the secondary side self-inductance and 22:
Secondary self-inductance M: Mutual inductance θIll: Obtained as rotation angle. When the secondary current vector L- is determined from the second line of this equation (4), it becomes R2+PL22 (5). On the other hand, on the α-β coordinate, the primary flux linkage vector 1! ItαB is W1αB = LttLtαB + MLχ−...
...... (6) Therefore, by substituting equation (5) into equation (6), 1 +p (R22/R2) ...... (7) However, <- (LttL22 M')/L11 is obtained. Therefore, on the α-β coordinate, it is possible to obtain the primary flux linkage vector by simply inputting the primary current vector into an element consisting of an incomplete differential and a first-order lag. However, the formula (
7) is an equation that holds true in rotating coordinates, and the primary flux linkage vector ψlαB and the primary current vector LlαB cannot be directly observed. Therefore, the primary flux linkage vector ψ1
It is necessary to transform αB and primary current vector CIαB into a formula in stationary coordinates (d-1 coordinates) by performing rotational coordinate exchange on primary flux linkage vector 1d) and primary current vector Ltai. Therefore, the primary flux linkage vector ψld'i and Li1αB, the primary current vector Ltat
The rotational coordinate transformation that relates LxαB to LxαB is expressed as follows.

tilld’i −QhCXθ ・ejθ1Llcxβ
−Lld)・e−6elll・・・・・・・・・(8) 以上より、式(7)と式(8)を用いれば、静止座標系
における一次鎖交磁束ベクトルIAltd%を求めるこ
とが可能である。これを定式化すると、・・・・・・・
・・(9) となる。即ち、式(9)によれば可観測な一次電流ベク
トル j1d%と回転角θmから回転座標変換を用いて
一次鎖交磁束ベクトルQtdlを演算できる。この方法
では、積分演算を含んでいないため、誘導電動機の零速
度及びその近傍においても正確な演算が可能であること
が大きな利点となる。この反面、演算回路内で二次抵抗
R2を設定しなければならず、これは前述したように誘
導電動機の温度変化によって演算回路内の二次抵抗R2
の設定値と実際値との間に誤差変動が生じ易いという問
題を生ずる。この結果、式(9)は誘導電動機の温度変
化に伴う定数変動に対して比較的弱いといえる。第2図
は式(3)に基づく演算方法を、第3図は式(9)に基
づく演算方法を示したブロックダイアグラムである。
tilld'i -QhCXθ ・ejθ1Llcxβ
-Lld)・e-6ell... (8) From the above, by using equations (7) and (8), it is possible to find the primary flux linkage vector IAltd% in the stationary coordinate system. It is possible. If we formulate this,...
...(9) becomes. That is, according to equation (9), the primary flux linkage vector Qtdl can be calculated from the observable primary current vector j1d% and the rotation angle θm using rotational coordinate transformation. Since this method does not include an integral calculation, a great advantage is that accurate calculations are possible even at and near zero speed of the induction motor. On the other hand, it is necessary to set the secondary resistance R2 in the arithmetic circuit, and as mentioned above, this is caused by the temperature change of the induction motor.
A problem arises in that error fluctuations are likely to occur between the set value and the actual value. As a result, it can be said that equation (9) is relatively weak against constant fluctuations due to temperature changes in the induction motor. FIG. 2 is a block diagram showing a calculation method based on equation (3), and FIG. 3 is a block diagram showing a calculation method based on equation (9).

尚、第1図及び第2図において、1は電源(電力変換2
;も含む)、2は三相誘導電動機、3はR1定数要素、
4は積分要素、5は回転角検出器、6は(d−’l/α
−B)回転座標変換要素、7は不完全微分・一次遅れ要
素、8は(α−β/d−1)回転座標変換要素である。
In addition, in Fig. 1 and Fig. 2, 1 is the power supply (power conversion 2
), 2 is a three-phase induction motor, 3 is R1 constant element,
4 is an integral element, 5 is a rotation angle detector, and 6 is (d-'l/α
-B) Rotary coordinate transformation element, 7 is an incomplete differential/first-order lag element, and 8 is a (α-β/d-1) rotational coordinate transformation element.

以上の両方式を比較するためにこれらの特徴をまとめる
と、下表のようになる。
In order to compare both of the above formulas, these characteristics are summarized as shown in the table below.

表 このような両方式の比較から、高速度運転時には式(3
)に基づく演算、低速度運転時には式(9)に基づく演
算を行なうようにすることが望ましいことがわかる。但
し、両磁束演算方式の切換えは自動的且つ連続的に、し
かも滑らかに行なわれなければならない。以下にその手
法の概要を述べる。
From the comparison of both formulas in the table, we can see that formula (3) is used during high-speed operation.
), and it can be seen that it is desirable to perform calculations based on equation (9) during low speed operation. However, switching between the two magnetic flux calculation methods must be performed automatically, continuously, and smoothly. An overview of the method is given below.

第4図は本発明のブロックダイアグラムを示したもので
ある。ここで、9はTc定数要素、10は一次遅れ要素
である。検出すべき変数は、一次電圧ベクトルυ1d)
、一次電流ベクトル Ltd% 。
FIG. 4 shows a block diagram of the present invention. Here, 9 is a Tc constant element and 10 is a first-order lag element. The variable to be detected is the primary voltage vector υ1d)
, primary current vector Ltd%.

回転角θnであり、これらはすべて固定子側より可観/
1I11である。先ず、信号の流れは大きく二つに分け
られ、一つは式(3)の微分の定数倍であるPψ1dc
kTeを求める経路、もう一つは式(9)に基づいて 
11dlを求める経路である。これらの演算結果は加算
された」二で、簡illな一次遅れ要素10へ人力され
る。この一次遅れ要素10は時定数Tcを角シており、
入力が1lItd’i +  pHltd’l  TC
であるからl+PTcの項は消去され、結果として l
ha’lが出力される。例えば、誘導電動機2が低速度
運転時にはPTeの項は充分小さく無視できるため、一
次遅れ要素10の伝達関数は1と近似でき、しかもその
人力は式(9)に基づいて演算された IIJtd’l
のみと考えることができる。このため、低速度運転時の
最終的な演算結果としては式(9)に基づ<  1lI
tc+’lが出力される。一方、誘導電動機2が高速度
運転時には、PTcの項は1に対して充分大きいため、
一次遅れ要素1oの伝達関数は1 / P T cと近
似でき、しかもぞの人力は Pt111a’j  Tc
のみと考えることができる。二のため、高速度運転時の
最終的な演算結果とじては式(3)に基づ<  tul
d’iが出力される。
The rotation angle θn is visible from the stator side.
1I11. First, the signal flow is roughly divided into two parts, one is Pψ1dc which is a constant times the differential of equation (3).
The other route is based on equation (9) to find kTe.
This is the route to find 11dl. The results of these operations are added together and input to a simple first-order delay element 10. This first-order lag element 10 has a time constant Tc,
Input is 1lItd'i + pHltd'l TC
Therefore, the term l+PTc is eliminated, and as a result, l
ha'l is output. For example, when the induction motor 2 is operating at low speed, the term PTe is sufficiently small and can be ignored, so the transfer function of the first-order lag element 10 can be approximated to 1, and the human power is calculated based on equation (9).
It can be considered only. Therefore, the final calculation result during low-speed operation is < 1lI based on equation (9).
tc+'l is output. On the other hand, when the induction motor 2 is operating at high speed, the term PTc is sufficiently large compared to 1, so
The transfer function of the first-order lag element 1o can be approximated as 1/P T c, and the human power is Pt111a'j Tc
It can be considered only. Therefore, the final calculation result during high-speed operation is < tul based on equation (3).
d'i is output.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明に係る誘導電動機の磁束演算回路の一実施例
を第1図に従い説明するに、第1図においては第2図、
第3図、第4図と同−若しくは同様の機能を有する部分
には同一符号を付して示す。
An embodiment of the magnetic flux calculation circuit for an induction motor according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1.
Parts having the same or similar functions as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals.

電源(電力変換器も含む)1には誘導電動機2が接続さ
れているとともに、Y形結線された抵抗器11a、ll
b、llcも接続されている。Y形結線された抵抗器1
1a、llb、llcの中性点と各抵抗器11 a、 
 1 l b、  11 cの電源側とは、夫々絶縁増
幅器12a、12b、12cの反転入力端子(−)と非
反転入力端子(+)に接続されている。そして、これら
の絶縁増幅器12a、12b、12cの出力端子は三相
/二相変換回路13aの入力端子に接続されている。一
方、電源1と誘導電動機2との間にはホールCT14a
、14b、14cが設置されており、これらの出力端子
も三相/二相変換回路13bの入力端子に接続されてい
る。そして、以上により検出演算手段Aが構成されてい
る。15aは演算増幅器であり、その非反転入力端子(
+)には三相/二相変換回路13aの1構成分出力端子
が接続され、反転入力端子(−)には三相/二相変換回
路13bのl軸成分出力端子が演算増幅器3aを介して
接続されている。同様に、15bは演算増幅器であり、
その非反転入力端子(+)には三i[J /二相変換回
路13aのd構成分出力端子が接続され、反転入力端子
(−)には三相/二相変換回路13bのd構成分出力端
子が演算増幅器3 bを介して接続されている。更に、
演算増幅器15a、15bの出力端子は演算増幅器9a
、9bの入力端子に夫々接続され、以て高速度系演算手
段Cが構成されている。
An induction motor 2 is connected to a power source (including a power converter) 1, and Y-connected resistors 11a, ll
b, llc are also connected. Y-wired resistor 1
1a, llb, llc neutral point and each resistor 11a,
The power supply sides of 11b and 11c are connected to inverting input terminals (-) and non-inverting input terminals (+) of isolated amplifiers 12a, 12b, and 12c, respectively. The output terminals of these isolation amplifiers 12a, 12b, and 12c are connected to the input terminal of a three-phase/two-phase conversion circuit 13a. On the other hand, there is a Hall CT 14a between the power supply 1 and the induction motor 2.
, 14b, and 14c are installed, and their output terminals are also connected to the input terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b. The detection calculation means A is configured as described above. 15a is an operational amplifier whose non-inverting input terminal (
+) is connected to one component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13a, and the inverting input terminal (-) is connected to the l-axis component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b via the operational amplifier 3a. connected. Similarly, 15b is an operational amplifier,
Its non-inverting input terminal (+) is connected to the d-component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13a, and its inverting input terminal (-) is connected to the d-component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b. An output terminal is connected via an operational amplifier 3b. Furthermore,
The output terminals of operational amplifiers 15a and 15b are operational amplifier 9a.
, 9b, and constitute a high-speed calculation means C.

一方、回転角検出器5は例えばインクリメンタルエンコ
ーダで構成されて誘導電動機2の回転子に直結されてお
り、その出力端子はカウンタ16の入力端子に接続され
ている。又、カウンタ16の出力端子はROMテーブル
17a及び17bの入力端子に接続されており、以上に
より検出手段Bが構成されている。18a乃至18bは
D/Aコンバータであり、そのD/Aコンバータ18a
の各入力端子にはROMテーブル17aの出力端子とと
もに三相/二相変換回路13bの1構成分出力端子が接
続されている。又、D/Aコンバータ18bの各入力端
子にはROMテーブル17aの出力端子とともに三相/
二相変換回路13bのd構成分出力端子が接続されてい
る。更に、D/Aコンバータ18cの各入力端子にはR
OMテーブル17bの出力端子とともに三相/二相変換
回路13bの)構成分出力端子が接続されている。
On the other hand, the rotation angle detector 5 is composed of, for example, an incremental encoder and is directly connected to the rotor of the induction motor 2, and its output terminal is connected to the input terminal of the counter 16. Further, the output terminal of the counter 16 is connected to the input terminals of the ROM tables 17a and 17b, and the detection means B is configured as described above. 18a to 18b are D/A converters, and the D/A converter 18a
The output terminals of one component of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b are connected to each input terminal of the ROM table 17a. In addition, each input terminal of the D/A converter 18b has a three-phase/
The d component output terminal of the two-phase conversion circuit 13b is connected. Furthermore, R is connected to each input terminal of the D/A converter 18c.
The component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b is connected together with the output terminal of the OM table 17b.

同)羨にD/Aコンバータ18dの各入力端子にはRO
Mテーブル17bの出力端子とともに三相/二相変換回
路のd構成分出力端子が接続されている。そして、D/
Aコンバータ18a、18dの出力端子は演算増幅器1
9aの各非反転入力端子(+)に接続され、D/Aコン
バータ18b、18Cの出力端子は演算増幅器19bの
反転入力端子(−)、非反転入力端子(+)に接続され
ている。演算増幅器19aの出力端子は不完全微分・一
次遅れアクティブフィルタ7aの入力端子に接続され、
これとは別に演算増幅器19 bの出力端子はもう一つ
の不完全微分・一次遅れアクティブフィルタ7bの入力
端子に接続されている。これらフィルタ7a、7bの出
力端子は前述のようにD/Aコンバータ20a、20b
、20c、20dの各入力端子に接続されている。即ち
、D/Aコンバータ20aの各入力端子にはROMテー
ブル17aの出力端子とともに不完全微分・一次遅れア
クティブフィルタ7aの出力端子が接続されている。又
、D/Aコンバータ20b3入力端子にはROMテーブ
ル17aの出力端子とともに不完全微分・一次遅れアク
ティブフィルタ7bの出力端子が接続されている。更に
、D/Aコンバータ20cの各入力機端子にはROMテ
ーブル17bの出力端子とともに不完全微分・一次遅れ
アクティブフィルタ7aの出力端子が接続されている。
Same) Each input terminal of the D/A converter 18d has RO
The d component output terminal of the three-phase/two-phase conversion circuit is connected together with the output terminal of the M table 17b. And D/
The output terminals of A converters 18a and 18d are operational amplifier 1.
The output terminals of the D/A converters 18b and 18C are connected to the inverting input terminal (-) and the non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 19b. The output terminal of the operational amplifier 19a is connected to the input terminal of the incomplete differential/first-order lag active filter 7a,
Apart from this, the output terminal of the operational amplifier 19b is connected to the input terminal of another incomplete differential/first-order lag active filter 7b. The output terminals of these filters 7a and 7b are connected to the D/A converters 20a and 20b as described above.
, 20c, and 20d. That is, each input terminal of the D/A converter 20a is connected to the output terminal of the ROM table 17a as well as the output terminal of the incomplete differential/first-order lag active filter 7a. Further, the input terminal of the D/A converter 20b3 is connected to the output terminal of the ROM table 17a as well as the output terminal of the incomplete differential/first-order lag active filter 7b. Further, each input terminal of the D/A converter 20c is connected to the output terminal of the ROM table 17b as well as the output terminal of the incomplete differential/first-order lag active filter 7a.

同様に、D/Aコンバータ20dの各入力端子にもRO
Mテーブル17bの出力端子とともに不完全微分・一次
遅れアクティブフィルタ7bの出力端子が接続されてい
る。そして、D/Aコンバータ20a、20dの出力端
子は演算増幅器21aの各非反転入力端子(+)に接続
され、D/Aコンバータ20b、20Cの出力端子は夫
々演算増幅器21bの反転入力端子(−)、非反転入力
端子(+)に接続されている。そして、以上により低速
度系演算手段りが構成されている。
Similarly, RO is applied to each input terminal of the D/A converter 20d.
The output terminal of the incomplete differential/first-order lag active filter 7b is connected together with the output terminal of the M table 17b. The output terminals of the D/A converters 20a and 20d are connected to each non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 21a, and the output terminals of the D/A converters 20b and 20C are respectively connected to the inverting input terminal (-) of the operational amplifier 21b. ), connected to the non-inverting input terminal (+). As described above, the low-speed system calculation means is configured.

而して、演算増幅器21a、21bの出力端子は夫々演
算増幅器22a、22bの各一方の非反転入力端子(+
)に接続されており、演算増幅器22a、22bの各他
方の非反転入力端子(+)には前述の演算増幅器9a、
9bの出力端子が夫々接続されている。最後に、演算増
幅器22a。
Thus, the output terminals of the operational amplifiers 21a and 21b are connected to the non-inverting input terminal (+) of each one of the operational amplifiers 22a and 22b, respectively.
), and the other non-inverting input terminal (+) of the operational amplifiers 22a, 22b is connected to the aforementioned operational amplifier 9a,
The output terminals 9b are connected to each other. Finally, an operational amplifier 22a.

22bの出力端子は夫々別々に一次遅れアクティブフィ
ルタ10a、10bの入力端子に接続されている。
The output terminals of 22b are separately connected to the input terminals of first-order lag active filters 10a and 10b.

次に上記の如く構成された本実施例の作用について説明
する。
Next, the operation of this embodiment configured as described above will be explained.

先ず、電源(電力変換器も含む)1より誘導電動機2に
三相線路を介して電力が供給されるが、その相電圧を検
出するためにY形結線された抵抗器11a、llb、l
lcが用いられる。即ち、各a、b、c相の相電圧は各
抵抗器11a、11b、lieの電圧降下の形で得られ
るため、各抵抗器11a、llb、12c両端を絶縁増
幅器12 a、  12 b、  12 cに接続する
ことにより相電圧が検出できる。例えば、a相の相電圧
υ1aは抵抗器11aと絶縁増幅器12aにより得られ
る。
First, power is supplied from a power source (including a power converter) 1 to an induction motor 2 via a three-phase line, and in order to detect the phase voltage, Y-connected resistors 11a, llb, l
lc is used. That is, since the phase voltages of the a, b, and c phases are obtained in the form of voltage drops across the resistors 11a, 11b, and lie, both ends of the resistors 11a, llb, and 12c are connected to isolated amplifiers 12a, 12b, and 12c. Phase voltage can be detected by connecting to c. For example, the a-phase voltage υ1a is obtained by the resistor 11a and the isolation amplifier 12a.

このようにして得られた各相電圧L/1a、  υlb
Each phase voltage L/1a, υlb obtained in this way
.

υ1cは三相/二側ロ変換回路13aで二相成分(d軸
成分、1構成分)に変換される。式(1)を行列形式で
表わすと、 ・・・・・・・・・(10) となり、この演算が行なわれる。
υ1c is converted into a two-phase component (d-axis component, one component) by a three-phase/two-side B conversion circuit 13a. When formula (1) is expressed in matrix form, it becomes... (10), and this calculation is performed.

一方、三相各相の線電流はホールCT14a。On the other hand, the line current of each of the three phases is Hall CT14a.

14b、14cによって検出できる。これらによって得
られた各相線電流Lea、L1b、  Llcも先程と
同様に三相/二相変換回路13bで二相成分に変換され
る。この時の変換も式(2)より、・・・・・・・・・
(11〕 の如く表わせる。三相/二相変換回路13bの出力Lt
d+  L1’iは演算増幅器3a、3bl:r夫夫R
1倍される。従って、演算増幅器15a及び15bでは
、 なる演算か行なわれる。このようにして得られた一次鎖
交磁束の各成分の微分 Pvl(1、Pvl %  は
演算増幅器9a、9bで更にTc倍されて PWl(I
Tcと PV1’lTcが得られる。
14b and 14c. The phase line currents Lea, L1b, and Llc thus obtained are also converted into two-phase components by the three-phase/two-phase conversion circuit 13b in the same way as before. From equation (2), the conversion at this time is also...
(11) It can be expressed as: Output Lt of the three-phase/two-phase conversion circuit 13b
d+ L1'i are operational amplifiers 3a, 3bl: rfufuR
It is multiplied by 1. Therefore, the following operations are performed in the operational amplifiers 15a and 15b. The differential Pvl(1, Pvl%) of each component of the primary flux linkage obtained in this way is further multiplied by Tc in the operational amplifiers 9a and 9b to obtain PWl(I
Tc and PV1'lTc are obtained.

一方、回転角検出器5から出力されるパルス信号はカウ
ンタ16にて計数され、回転子の回転角を並列2進ディ
ジタル信号として得ることができる。ところで、式(8
)の回転座標変換は直交二軸成分を用いた行列形式で表
わすと、 ・・・・・・・・・(13) のようになる。従って、三ト11/二柑変換回路13b
の出力である Lld、  Lt%を U1α、Li3
 に回転座標変換するためには式(14)を実行しなけ
ればならない。そこで、前述のカウンタ16の出力θm
によってsin関数テーブル及びCOS関数テーブルを
参照し、回転座標変換に必要な三角関数を得る。即ち、
ROMテーブル17aにはsinθmが及びROMテー
ブル17bにはcosθmが夫々データとして予め記憶
されており、カウンタ16の出力θmをアドレス信号と
して利用することにより回転角に応じたsinθm 、
 cosθmを得る。
On the other hand, the pulse signal output from the rotation angle detector 5 is counted by a counter 16, and the rotation angle of the rotor can be obtained as a parallel binary digital signal. By the way, the formula (8
) can be expressed in matrix form using orthogonal two-axis components as follows (13). Therefore, the three-to-11/two-to-two conversion circuit 13b
The output of Lld, Lt% is U1α, Li3
Equation (14) must be executed in order to perform rotational coordinate transformation to . Therefore, the output θm of the counter 16 mentioned above
The sine function table and the COS function table are referred to to obtain the trigonometric functions necessary for rotational coordinate transformation. That is,
The ROM table 17a stores sin θm and the ROM table 17b stores cos θm in advance as data, and by using the output θm of the counter 16 as an address signal, sin θm, according to the rotation angle, can be calculated.
Obtain cos θm.

これら三角関数とLld、Lt’iとの乗算を行なうた
め、本実施例では乗算形D/Aコンバータを用いる。例
えばD/Aコンバータ18aではディジタル信号である
sinθmとアナログ信号であるし11の積が演算され
てアナログ信号 5’1sLnθmが出力される。同様
に、D/Aコンバータ18bからはL1dsinθat
、D/Aコンバータ18Cからは Lt%cosθm、
D/Aコンバータ18dからはLldcosθmが夫々
出力される。これら出力を受けて演算増幅器19aでは
D/Aコンバータ18a、18dの出力の加算が行われ
、演算増幅器19bではD/Aコンバータ18cの出力
からD/Aコンバータ18bの出力が減算される。
In order to perform multiplication of these trigonometric functions by Lld and Lt'i, a multiplication type D/A converter is used in this embodiment. For example, the D/A converter 18a calculates the product of the digital signal sinθm and the analog signal 11, and outputs the analog signal 5'1sLnθm. Similarly, from the D/A converter 18b, L1dsinθat
, from the D/A converter 18C, Lt%cosθm,
Each D/A converter 18d outputs Lldcosθm. Upon receiving these outputs, operational amplifier 19a adds the outputs of D/A converters 18a and 18d, and operational amplifier 19b subtracts the output of D/A converter 18b from the output of D/A converter 18c.

従って、演算増幅器19Hの出力は式(14)における
 し1α、演算増幅器19bの出力は同じくLldとな
る。出力 Ltα、LLβ、は史に不完全微分・一次遅
れアクティブフィルタ?a、7bに夫々入力されるが、
これら二つのアクティブフィルタ7a、7bは全く同一
のものであり、次のような伝達関数を有する。
Therefore, the output of the operational amplifier 19H is 1α in equation (14), and the output of the operational amplifier 19b is also Lld. Are the outputs Ltα and LLβ an incomplete differential/first-order lag active filter? are input into a and 7b respectively,
These two active filters 7a and 7b are exactly the same and have the following transfer function.

・・・・・・・・・(15) 従って、不完全微分・一次遅れアクティブフィルタ7a
、7bでは式(16) 、即ち、・・・・・・・・・ 
(16) の演算か行なわれることになる。このようにして得られ
た回転座標系におけるマlα、IV1βは静止座標系に
おけるψ1d、  亨t%へ変換しなければならない。
・・・・・・・・・(15) Therefore, incomplete differential/first-order lag active filter 7a
, 7b, formula (16), i.e.,...
The calculation (16) will be performed. MA lα and IV1β in the rotating coordinate system thus obtained must be converted to ψ1d and hyt% in the stationary coordinate system.

このため前述の式(13)で表わされる回転座標変換を
施す。この演算も先程述べたものと同様に乗算形D/A
コンバータ20a、20b。
For this reason, rotational coordinate transformation expressed by the above-mentioned equation (13) is performed. This operation is also a multiplication type D/A similar to the one mentioned earlier.
Converters 20a, 20b.

20c、20dと演算増幅器21a、21bを用いて実
行する。但し、この部分の動作については前述と同様で
あるため、省略する。
20c, 20d and operational amplifiers 21a, 21b. However, since the operation of this part is the same as described above, it will be omitted.

以上の回路構成により、演算増幅器9a、9bからは夫
々 PWl ’l  Te 、  PIFl(1が出力
され、演算増幅器21a、21bからは夫々 ’I’t
’N、vxdが出力されることになる。そこで、演算増
幅器22a、22bではこれら出力の加算が、  。
With the above circuit configuration, the operational amplifiers 9a and 9b output PWl 'l Te and PIFl(1, respectively, and the operational amplifiers 21a and 21b output 'I't
'N, vxd will be output. Therefore, the addition of these outputs in the operational amplifiers 22a and 22b is as follows.

・・・・・・・・・ (17) のように行なわれる。式(17)の演算結果は一次遅れ
アクティブフィルター0a、10bに人力されるが、こ
れらフィルタ10a、10bも全く同一のもので次式の
伝達関数を有する。
・・・・・・・・・(17) It is done as follows. The calculation result of equation (17) is manually input to first-order delay active filters 0a and 10b, and these filters 10a and 10b are completely the same and have the transfer function of the following equation.

従って、一次遅れアクティブフィルター0a、10bで
は式(19)の演算が行われ、最終的にWld、  ’
Ft’iが得られる。
Therefore, the calculation of equation (19) is performed in the first-order lag active filters 0a and 10b, and finally Wld, '
Ft'i is obtained.

・・・・・・・・・(19) このような本実施例によれば、一次鎖交磁束ベクトルψ
td’lを直交二軸成分”!’ld、  曹1)として
演算することが可能である。この時、誘導電動機2か比
較的高速度で回転しているとすると、演算増幅器21a
、21bの出力v1’l、’Ftdより演算増幅器9a
、9bの出力 P’J11 ’f、  Tc 、  P
WldTeが優勢になると同時に一次遅れアクティブフ
ィルタ10a、10bは近似的な積分器として動作する
ため、積分に基づく磁束成分の演算が実行される。逆に
誘導電動機2が低速度で回転している場合には、演算増
幅器9a、9bの出力 p11r1%Tc、  Pvt
dTcに比べ演算増幅器21a、21bの出力 Wt’
1.’Ftdが優勢となるだけでなくフィルタ10a、
10bが伝達関数1として動作するため回転座標変換に
基づく磁束成分の演算が実行される。このように、誘導
電動機2の回転数に応じて磁束成分の演算方法が切換わ
るが、最終段の一次遅れアクティブフィルタioa、1
−obの効果により、自動的且つ連続的に、しかも滑ら
かに切換えが達成できる。
(19) According to this embodiment, the primary flux linkage vector ψ
It is possible to calculate td'l as an orthogonal two-axis component "!'ld, ca 1). At this time, if the induction motor 2 is rotating at a relatively high speed, the operational amplifier 21a
, 21b outputs v1'l,'Ftd from the operational amplifier 9a.
, 9b output P'J11 'f, Tc, P
At the same time that WldTe becomes dominant, the first-order lag active filters 10a and 10b operate as approximate integrators, so that calculation of the magnetic flux component based on integration is performed. Conversely, when the induction motor 2 is rotating at a low speed, the outputs of the operational amplifiers 9a and 9b p11r1%Tc, Pvt
Compared to dTc, the outputs of operational amplifiers 21a and 21b Wt'
1. 'Ftd is not only dominant, but also the filter 10a,
Since 10b operates as a transfer function 1, calculation of magnetic flux components based on rotational coordinate transformation is executed. In this way, the method of calculating the magnetic flux component changes depending on the rotation speed of the induction motor 2, but the first-order lag active filter ioa, 1
The effect of -ob allows automatic, continuous, and smooth switching.

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例にのみ限定さ
れるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形
して実施し得る。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, but may be implemented with appropriate modifications within the scope of the invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、誘導電動機の比較的高速度回転領域で
は積分〔式(3)〕に基づく一次鎖交磁束ベクトルの演
算が行なわれ、逆に零速度及びその近傍領域では回転座
標変換〔式(9)〕に基づく一次鎖交磁束ベクトルの演
算が行なわれるようにしたので、全回転領域にわたって
正確旦っ定数変動に強い磁束演算が可能となり、その上
、これら演算方式の切換えが自動的且つ連続的に、しか
も滑らかに行なうことが可能となるという優れた効果を
奏するものである。
According to the present invention, in the relatively high speed rotation region of the induction motor, the primary flux linkage vector is calculated based on the integral [Equation (3)], and conversely, in the zero speed and its vicinity region, the rotational coordinate transformation [Equation (9)] Since the calculation of the primary magnetic flux linkage vector is performed based on the above equation, it is possible to calculate the magnetic flux accurately and resistant to constant fluctuations over the entire rotation range, and in addition, these calculation methods can be switched automatically and This has an excellent effect in that it can be performed continuously and smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す電気的構成説明図であ
り、第2図乃至第4図は夫々本発明の詳細な説明するた
めのブロックダイアグラムである。 図面中、1は電源、2は誘導電動機、3a、3bは演算
増幅器、5は回転角検出2;、7a、7bは不完全微分
・一次遅れアクティブフィルタ、9a、9bは演算増幅
器、10a、10bは一次遅れアクティブフィルタ(一
次遅れ要素)、lla。 11b、11Cは抵抗器、12a、12b、12Cは絶
縁増幅器、13a、13bは三相/二相変換回路、14
a、14b、14cはホールCT。 15a、15bは演算増幅器、16はカウンタ、i7a
、17bはROMテーブル、18a、18b、18c、
18dはD/Aコンバータ、19a。 19bは演算増幅器、20 a、  20 b、  2
0 c。 20dはD/A:+ンバータ、21a、21bは演算増
幅器、22a、22bは演算増幅器、Aは検出演算手段
、Bは検出手段、Cは高速度系演算手段、Dは低速度系
演算手段を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an electrical configuration showing one embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 4 are block diagrams for explaining the present invention in detail. In the drawing, 1 is a power supply, 2 is an induction motor, 3a, 3b are operational amplifiers, 5 is rotation angle detection 2;, 7a, 7b are incomplete differential/first-order lag active filters, 9a, 9b are operational amplifiers, 10a, 10b is a first-order lag active filter (first-order lag element), lla. 11b, 11C are resistors, 12a, 12b, 12C are isolation amplifiers, 13a, 13b are three-phase/two-phase conversion circuits, 14
a, 14b, 14c are Hall CTs. 15a, 15b are operational amplifiers, 16 is a counter, i7a
, 17b is a ROM table, 18a, 18b, 18c,
18d is a D/A converter, 19a. 19b is an operational amplifier, 20a, 20b, 2
0 c. 20d is a D/A: + inverter, 21a and 21b are operational amplifiers, 22a and 22b are operational amplifiers, A is a detection calculation means, B is a detection means, C is a high speed system calculation means, and D is a low speed system calculation means. show.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、誘導電動機の一次電圧及び一次電流を検出して一次
電圧ベクトル及び一次電流ベクトルを演算する検出演算
手段と、前記誘導電動機の回転子の回転角を検出する検
出手段と、前記検出演算手段からの一次電圧ベクトル及
び一次電流ベクトルより一次鎖交磁束ベクトルの微分を
演算する高速度系演算手段と、前記検出演算手段からの
一次電流ベクトル及び検出手段からの回転角より一次鎖
交磁束ベクトルを演算する低速度系演算手段と、これら
の高速度系演算手段及び低速度系演算手段の出力結果の
和を入力とする一次遅れ要素とを具備してなる誘導電動
機の磁束演算回路。
1. detection and calculation means for detecting the primary voltage and primary current of the induction motor and calculating the primary voltage vector and primary current vector; detection means for detecting the rotation angle of the rotor of the induction motor; High-speed calculation means for calculating the differential of the primary flux linkage vector from the primary voltage vector and the primary current vector, and calculating the primary flux linkage vector from the primary current vector from the detection calculation means and the rotation angle from the detection means. 1. A magnetic flux calculation circuit for an induction motor, comprising: a low-speed calculation means; and a first-order lag element which inputs the sum of the output results of the high-speed calculation means and the low-speed calculation means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022109070A (en) * 2021-01-14 2022-07-27 株式会社安川電機 Control device, magnetic flux estimation device and magnetic flux estimation method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6032590A (en) * 1983-07-06 1985-02-19 Fuji Electric Co Ltd Vector control system of induction motor

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