JPS6226271B2 - - Google Patents

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JPS6226271B2
JPS6226271B2 JP7682279A JP7682279A JPS6226271B2 JP S6226271 B2 JPS6226271 B2 JP S6226271B2 JP 7682279 A JP7682279 A JP 7682279A JP 7682279 A JP7682279 A JP 7682279A JP S6226271 B2 JPS6226271 B2 JP S6226271B2
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JP
Japan
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current
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induction motor
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JP7682279A
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Hiroshi Nagase
Toshiaki Okuyama
Yuzuru Kubota
Katsunori Suzuki
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はかご形誘導電動機の制御装置の改良に
関する。
最近、誘導電動機の1次電流の大きさ、周波数
および位相を制御することによつて励磁電流と2
次電流を独立して制御し発生トルクを調整する、
いわゆるベクトル制御と呼ばれている誘導電動機
の制御方式が提案されている。この制御方式は誘
導電動機の励磁電流と2次電流のそれぞれを独立
に制御するので、速度応答性能を直流電動機と同
等にすることが可能である。
第1図はこの制御方式を電流形インバータに適
用した従来例を示す。第1図において、1は交流
電源、2は交流を直流に交換する順変換器、3は
主回路に流れる直流電流の脈動を抑制する直流リ
アクトル、4は直流を交流に変換する逆変換器、
5はかご形誘導電動機、6は誘導機5の回転速度
を検出するための速度発電機である。7は誘導機
5の回転速度を指令する速度指令回路、8は速度
指令回路7と速度発電機6の出力信号の偏差に応
じて動作する速度制御回路で、その出力信号は誘
導機5の2次電流の大きさを指令する信号とな
る。9は誘導機5の2次鎖交磁束を指令する磁束
指令回路、10は磁束指令回路9の出力信号から
誘導機5の励磁電流の大きさを演算する励磁電流
演算回路、11は速度制御回路8と励磁電流演算
回路10の出力信号に基づき誘導機5に供給する
1次電流を演算する1次電流演算回路、12は主
回路に流れる直流電流を検出する電流検出器で、
その出力信号は誘導機5の1次電流に比例する。
13は1次電流演算回路11と電流検出器12の
出力信号の偏差に応じて動作する電流制御回路、
14は電流制御回路13の出力信号に応じた位相
の点弧信号を順変換器2のサイリスタに送る自動
パルス移相器、15は誘導機5のすべり周波数を
演算するすべり周波数演算回路、16はすべり周
波数演算回路15と速度発電機6の出力信号を加
算する加算器で、その出力信号は誘導機5の1次
周波数を指令する信号となる。17は入力電圧に
比例した周波数の正弦波信号を発生するV/F変
換器、18は速度制御回路8と励磁電流演算回路
10の出力信号から誘導機5の1次電流の位相を
演算する位相演算回路、19はV/F変換器17
の出力の正弦波信号を位相演算回路18の出力信
号に応じて移相する移相器、20は移相器19の
出力信号に応じて逆変換器4のサイリスタに順次
点弧信号を送るゲート回路である。
次にこの回路の動作を説明する。速度制御回路
8の出力信号は誘導機5の2次電流を指令する信
号I2 *となる。一方、磁束指令回路9の出力信号
Φ*が励磁電流演算回路10に導かれ、これから
は励磁電流を指令する信号In *が出力される。
Φ*からIn *の演算は実際の磁束Φを検出する
かあるいはφを演算して求め、磁束指令φ*とフ
イードバツク回路を構成しその偏差を得ることに
より行える。また、磁束φを運転中に変化させな
いときには単に磁束指令Φ*の比例信号をIn *
としてもよい。誘導機5の1次電流指令I1 *と2
次電流指令I2 *、励磁電流指令In *には I1 *=√(2 *2+(n * ………(1) の関係がある。1次電流演算回路11は(1)式の演
算を行い、1次電流指令信号I1 *を出力する。こ
のようにして1次電流指令I1 *が発せられると、
電流制御回路13の働らきによつて順変換器2の
出力電圧が制御され直流電流(誘導機5の1次電
流)は1次電流指令I1 *に比例するように制御さ
れる。
一方、誘導機5の1次周波数は次のようにして
与えられる。誘導機のすべり周波数ωsと2次電
流I2には次の関係がある。
ωs=kR2I2 ………(2) R2:2次抵抗、k:定数 したがつて、すべり周波数演算回路15は ωs *=KI2 * ………(3) ただし、K∝R2 の演算を行い、すべり周波数指令ωs *を発生す
る。すなわち、I2 *に比例する信号としてωs *
を出力する。誘導機の1次周波数ωと電気的回
転周波数ωrとすべり周波数ωsには ω=ωr+ωs ………(4) の関係がある。加算器16は(4)式の演算を行い1
次周波数指令信号ω *を発生する。V/F変換
器17の出力信号はω *に比例した周波数の正
弦波信号を出力する。その一相分の信号をaとす
れば a=p sin(ω *t) ………(5) p:定数 となる。一方、位相演算回路18では(6)式の演算
を行い、1次電流と励磁電流との位相差θ*を出
力する。
θ*=tan-1(I /I ) ………(6) 移相器19は信号aを位相演算回路18で求め
た位相差θ*だけ移相し、1次周波数を指令する
下記(7)式の信号bを出力する。
b=p sin(ω *t+θ*) ………(7) こうして、逆変換器4の出力周波数は(7)式で与
えられるように制御される。
以上のようにして、1次電流の大きさと周波数
を制御すれば2次電流と励磁電流を独立にベクト
ル的に制御できる。そのため、所要トルクに応じ
て2次電流I2が制御され、また設定磁束に応じて
励磁電流Inが制御され、結局、速度指令に一致
するように誘導機5の回転速度が制御される。
ところが、上記制御方式は次のような問題点を
有する。すなわち、2次抵抗は負荷状態や周囲温
度等により大幅に変化する。その変化幅は40〜50
%にもなる。すべり周波数ωsは(2)式のように2
次抵抗R2に比例して与えられる。したがつて、
R2が変化したときには(3)式の比例定数Kを変
え、すべり周波数指令ωs *を変えなければなら
ない。しかしながら、従来の制御方式ではR2
変化について何ら考慮していないので、ωS *
I2 *に比例した正しい値にはならない。そのため
電圧変動やトルク変動などの不都合が生じる。
この理由を第2図、第3図を参照して説明す
る。
誘導機の等価回路は簡単のため1次、2次のも
れインダクタンスを無視して描くと第2図のよう
になる。ここで、Lnは励磁インダクタンス、R2
は2次抵抗、sはすべり、I1,I2,Inはそれぞれ
1次、2次、励磁電流である。このとき、I1
I2,Inの関係をベクトル図に表わすと第3図の
ようになる。第1図において、1次電流I1の大き
さは1次電流演算回路11の出力信号で定めら
れ、定常時の位相は位相演算回路18の出力信号
で定められる。いま、実際の2次抵抗R2と予め
設定した2次抵抗R2の値が等しい場合のI1のベク
トルをOAとする。第1図では実際のR2が変化し
ても1次電流の大きさはOAと同じくなり、すべ
り周波数指令ωs *も同一である。R2が増加した
場合第2図の等価回路からわかるようにI2は減
少、Inは増加しI1のベクトルはOBになる。この
結果電圧は増加し、この例ではトルクも増加す
る。何故ならば、励磁電流Inに比例して磁束Φ
が変わり、一方、電圧は磁束Φと1次周波数ω
の積に比例する。したがつて、励磁電流と電圧と
は同一回転速度の下では完全な比例関係にあるか
らである。一方、実際のR2が減少した場合にはI2
は増加、Inは減少しI1のベクトルはOCになる。
この結果電圧は減少し、この例ではトルクも減少
する。こうして、R2の変動により電圧、トルク
の変動が生じる。このため、電動機や変換器の体
格が増加したり、さらに場合によつては定格トル
クが出ないなどの問題が出る。
本発明は前記欠点に対処してなされたもので、
その目的とするところは2次抵抗が変化しても電
圧、トルクが変動することのない誘導電動機の制
御装置を提供することにある。
本発明の特徴は2次抵抗の変化によつて誘導機
の1次電圧が変化することに着目し、電圧の設定
値と検出値の偏差から2次抵抗の変動を検出し、
その2次抵抗の値に応じてすべり周波数を補正制
御することにある。
第4図は本発明の一実施例を示す。
第4図において、1〜20は第1図と同一物を
示す。21は掛算器、22は主回路と制御回路を
絶縁して交流電圧をとり出すための変圧器、23
は変圧器22の出力信号を整流して交流電圧の大
きさを検出する電圧検出器、24は電圧検出器、
23と掛算器21の出力信号の偏差に応じて働ら
く電圧制御回路で、その出力信号はすべり周波数
演算回路15の出力信号ωs *の補正信号とな
る。25はすべり周波数演算回路15と電圧制御
回路24の出力信号の和をとる加算器である。
先に説明したように、第2図の回路は1次イン
ピーダンスと2次もれリアクタンスを小さいとし
て無視している。しかし、実際の場合にはこれが
問題になるときがある。そのときは、これらのイ
ンピーダンスによる電圧降下を補償して1次電圧
から2次電圧を検出するのが望ましい。
かかる構成において2次抵抗R2の変化の補正
は次のようにして行われる。
電圧設定値は磁束指令Φ*と回転速度ωrの積
Φ*×ωrで与えられる。掛算器21はこの演算
を行い電圧設定値を出力する。電圧制御回路24
は電圧検出器23と掛算器21の出力信号の偏差
をとり、2次抵抗R2がすべり周波数演算回路1
5で設定した値と違つているときにはこれを補正
するようにすべり周波数指令の補正信号を出力す
る。すなわち、R2が増加したときには電圧は増
加するので、すべり周波数が大きくなるような補
正信号が電圧制御回路24から出力される。一
方、R2が減少したときにはすべり周波数が小さ
くなるような補正信号が電圧制御回路24から出
力される。なお、上記説明では電圧設定値は磁束
指令Φ*と回転速度ωrの積で与えたが、すべり
周波数ωsは小さいので、ωrに代つて磁束指令Φ
*と1次周波数指令ω *との積Φ*×ω *
電圧指令を与えてもよい。
以上のように電圧設定値と電圧検出値の偏差に
応じてすべり周波数を補正すれば、2次抵抗値を
演算して求める等の複雑な方法によらず簡単な回
路で2次抵抗変化の影響を補正できる。
第5図は本発明の他の実施例を示すもので、2
次抵抗R2の値を知りたい場合に有効なものであ
る。
第5図において、1〜25は第4図と同一物を
示す。26はR2の値を設定するポテンシヨン、
27は加算器、28は掛算器である。
第5図の実施例によれば、電圧制御回路24の
出力信号はR2変化の補正信号になる。そのた
め、加算器27の出力信号は実際の2次抵抗に比
例した値となる。掛算器28で速度制御回路8と
加算器27の出力信号の積をとり、すべり周波数
を指令しても第4図の実施例と同様に2次抵抗
R2の変化による補正を行える。
以上述べたように本発明によれば、誘導機の1
次電圧の設定値と検出値の偏差を利用して2次抵
抗の変化の影響を捕正するので、2次抵抗が変動
しても、電圧、トルク等の変動がなく安定な運転
を行うことができる。
なお、上述の例では変換器に電流形インバータ
を適用したものについて述べたが、PWMインバ
ータやサイクロコンバータなどこれ以外の変換器
を用いた場合にも本発明が適用できるのは勿論の
ことである。また、周知の磁束と電圧の関係式か
ら明らかなように、検出した電圧を積分して磁束
を求め、磁束の指令値との偏差によつてすべり周
波数を補正してもよいのは明らかなことである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す構成図、第2図、第3図
は第1図の動作を説明するための等価回路図およ
びベクトル図、第4図、第5図はそれぞれ本発明
の一実施例を示す構成図である。 1……交流電源、2……順変換器、4……逆変
換器、5……誘導機、6……速度発電機、7……
速度指令回路、8……速度制御回路、9……磁束
指令回路、10……励磁電流演算回路、11……
1次電流演算回路、12……電流検出器、13…
…電流制御回路、14……自動パルス移相器、1
5……すべり周波数演算回路、16……加算器、
17……V/F変換器、18……位相演算回路、
19……移相器、20……ゲート回路、21……
掛算器、22……変圧器、23……電圧検出器、
24……電圧制御回路、25……加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 可変周波・可変電圧の交流を出力する周波数
    変換器と、該周波数変換器によつて駆動されるか
    ご型誘導電動機と、該誘導電動機の速度を検出す
    る速度検出手段と、前記誘導電動機の2次電流指
    令と励磁電流指令を発生する電流指令手段と、前
    記2次電流指令と励磁電流指令に基づきすべり周
    波数を演算するすべり周波数演算手段とを具備
    し、前記演算により求めたすべり周波数と速度検
    出信号の和を周波数指令とし、前記誘導電動機の
    1次電流の大きさ、位相および周波数を制御して
    2次電流と励磁電流を独立に制御するようにした
    誘導電動機の制御装置において、前記誘導電動機
    の1次電圧を検出し、電圧設定値と検出値の電圧
    偏差によつて前記演算で求めたすべり周波数を補
    正して前記速度検出信号に加算し周波数指令を得
    るようにしたことを特徴とする誘導電動機の制御
    装置。
JP7682279A 1979-06-20 1979-06-20 Control system of induction motor Granted JPS563595A (en)

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DE3023135A DE3023135C2 (de) 1979-06-20 1980-06-20 Anordnung zur Steuerung des Drehmomentes eines von einem Umrichter gespeisten Asynchronmotors

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JP2015029396A (ja) * 2013-07-31 2015-02-12 株式会社日立産機システム 電力変換装置および制御方法

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JPS49129822A (ja) * 1973-04-20 1974-12-12

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