JPS6248479B2 - - Google Patents

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JPS6248479B2
JPS6248479B2 JP61064407A JP6440786A JPS6248479B2 JP S6248479 B2 JPS6248479 B2 JP S6248479B2 JP 61064407 A JP61064407 A JP 61064407A JP 6440786 A JP6440786 A JP 6440786A JP S6248479 B2 JPS6248479 B2 JP S6248479B2
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voltage
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JP61064407A
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Japanese (ja)
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Mitsuo Matsumoto
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
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Publication of JPS6248479B2 publication Critical patent/JPS6248479B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) この発明は誘導電動機のトルク制御装置に関す
る。 (従来の技術) 従来、位置制御装置、速度制御装置等において
速応性の要求される分野では分巻直流電動機が、
もつぱら使用されて来た。その理由は分巻直流機
の出力トルクが電機子電流に比例し、電機子電流
を流せば直ちに出力トルクが発生するため高応答
の制御系を実現できることと、制御系が線形の自
動制御理論にのり、設計者の意図する通りの速応
性の良い制御系を実現できるためである。 一方、これらの制御系に定速モータとして大量
に使用されている誘導電動機を用いることができ
れば、直流機に比べいくつかの優れた点がある。
例えば、ブラシがないために保守が容易であり、
頑丈であること、火花や電気ノイズがないこと、
整流の問題がないので高電流、高速回転が可能で
あること、更に防塵、防爆性が良く、小形、安価
であること等である。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の誘導電動機の制御方式に
は一次電圧Vと一次周波数fとを回転数に比例さ
せるV/f一定制御などがあるが、この方式では
指令値通りの出力トルクを瞬時に発生させること
は不可能であり、応答の早い制御系を実現するこ
とができなかつた。また、線形の自動制御理論に
のるようなトルク発生の機構を得ることが不可能
であつた。よつて、本発明の目的とするところ
は、誘導機のトルク発生原理を直流機のそれと全
く同じにし、指令値に完全に比例した出力トルク
が瞬時に発生する方式を提供し、線形の自動制御
理論にのるような高応答の制御装置を実現するこ
とにある。 (実施例) 誘導電動機のトルク制御の原理 先ず、本発明による誘導電動機のトルク制御の
原理について説明する。 ここでは説明を簡単にするため、2相2極誘導
電動機によつて説明する。第1図はかご形2相2
極誘導電動機の断面図であつて、直交するd軸、
q軸座標系を図示のように定義し、1つのステー
タ巻線の断面1−1′とこれに直交する他のステ
ータ巻線の断面2−2′とが示されている。巻線
1−1′に一定の励磁電流ids=I0を流しておくと
ロータ内のd軸方向の磁束Φdrは一定値Φにな
る。この状態で一定のトルクを2相誘導機より発
生させるために、ステータ巻線2−2′に流れる
電流iqsを0からある一定値I2に変えると、第2
図に示すロータ内のq軸方向の磁束Φqrが変化
し、この磁束変化はロータ巻線4−4′に電圧を
誘起する。この誘起電圧はロータ巻線抵抗rr
短絡されている巻線4−4′に電流iqrを流す。
この時、磁束Φqrはロータ巻線3−3′とは鎖交
しないので巻線3−3′には電圧は誘起せず、電
流idrは0となり、磁束ΦdrはΦのままになつ
ている。 今、ロータが回転していないとすれば、この時
には次式が成立する。 Φqr=lnqs−lrqr ……(1) dΦqr/dt=rrqr ……(2) ただし、 lnはステータ巻線及びロータ巻線間の相互イ
ンダクタンス(H)、 lrはロータ巻線の自己インダクタンス(H)であ
る。 上記(1)、(2)式より次式が得られる。 lrdiqr/dt+rrqr=lndiqs/dt…
…(3) ここにおいて、時点t=0でiqsが0よりI2
ステツプ状に変化した場合、iqr(3)式より次式で
与えられる。 iqr=l/lI2e-〓〓 ……(4) かくして、t=0のとき巻線4−4′にiqr
t=0=l/lI2が流れ、巻線4−4′に直交して
い る磁束Φにより第2図に示す回転方向の力F=
FΦ/lI2が生ずる(ただし、KFは一定の係 数)。 このままの状態ではiqrは(4)式に従つて時間と
共に減少し、力Fも減少する。今、力Fをこのま
まF=KFΦ/lI2の一定値に保持したい場合
、 すなわちトルクを一定に保持したい場合、常にi
qrをiqr=l/lI2なる一定値に保ち、Φをiqr
に対 し直交させることが必要となる。 iqr=l/lI2にするために第3図に示すように
ス テータ巻線1−1′,2−2′に流れる電流I0,I2
を同じ値にしたまま時点t=0より、ステータ巻
線1−1′,2−2′を一定速度〓(rad/sec)で
回転させる(実際には誘導電動機の巻線1−
1′,2−2′は物理的に回転できないが、説明の
便宜上回転できるものとする)。そして、ある時
点tにおいて、これらの巻線は角度だけ回転し
た第3図の1a−1a′,2a−2a′の位置に来る
ようにする。時点t=0の瞬間にいて、第3図に
示したその大きさがΦの磁束Φdr/t=0がロ
ータ巻線4−4′を一定速度〓で横切ることによ
り、巻線4−4′には電圧〓Φを誘起する。こ
の誘起電圧〓Φにより巻線4−4′には電流iq
r=Φ/rが流れる。 この電流iqrがl/lI2になるように、次式を成
立 させる速度〓を決める。 Φ/r=l/lI2→〓=l/l
/ΦI2……(5) 一方、時点t=0においてiqr=l/lI2であり
、 ステータ巻線2−2′に流れる電流iqsはI2である
から前記(1)式よりΦqr/t=0は0となり、ロー
タ巻線3−3′には電圧は誘起せずidr=0とな
り、磁束Φdr/t=0の大きさはΦのままにな
つている。 次に、時点t=0よりステータ巻線を速度〓で
回転させて行き、ある時点tでステータ巻線が第
3図の1a−1a′,2a−2a′の位置に来た時を
考えて見ると、一定の励磁電流I0が流れる巻線1
a−1a′により、巻線2a−2a′方向に磁束の大
きさがΦで、方向が磁束角度なる第3図で示
される磁束ベクトルΦdr/t=tが作られ、この
磁束が速度〓で2a−2a′軸上のロータ巻線4a
−4a′を横切ることにより、ロータ巻線4a−4
a′で代表される巻線に電圧〓Φを誘起する。な
お、磁束Φdr/t=tはかご形ロータ巻線の3−
3′,4−4′やその他のかご形巻線にも電圧を誘
起するが、それらの電圧合成値のベクトル方向は
巻線4a−4a′の方向であるので巻線4a−4
a′に集中的に電圧が生じ、他の巻線に電圧が誘起
しないと考えても良い。この誘起電圧により、巻
線4a−4a′に電流iqrt=Φ/rが流れる。こ
のiqrt は前記(5)式からl/lI2であり、巻線4a−4
a′に 直交している磁束Φdr/t=tによるこの場合も
回転方向の力F=KFΦ/lI2が得られる。こ
の 時、ステータ巻線2a−2a′に流れる電流I2とロ
ータ巻線4a−4a′に流れる電流iqrtとは大きさ
が等しく(iqrt=l/lI2≒I2、普通の誘導機で
はln ≒lr)、方向が反対のため磁束Φqr/t=tを0
にし、1a−1a′軸上のロータ巻線3a−3a′の
ロータ電流idrtは0になり、磁束Φdr/t=tの
大きさはΦのままになつている。 以上の関係はいかなる時点tにおいても成立す
るから、モータの出力トルクTeは次式で与えら
れるように常に一定になる。 Te=KTΦ/lI2 ……(6) ただし、KTは一定の定数である。 以上の説明より電流I0は磁束Φdr/t=tを作
り、Φdr/t=t軸上のロータ電流iqrtは巻線2
a−2a′に流れる電流I2と大きさが等しくなると
共に、方向が反対になる。これは電流I0が直流機
の励磁電流に対応し、電流I2が直流機の電機子電
流に対応することに等しく、誘導機で直流機と全
く同一のトルク発生機構を得ることができること
になる。 ところで、上述の説明は第3図のロータが回転
していない(ロータ回転数θ〓=0)の場合である
が、今、ロータが回転数θ〓(rad/sec)で回転し
ているときは、回転しているロータ上に固定して
d軸及びq軸を第3図のようにとれば同じことに
なる。この場合、前記(5)式の〓はロータ上でのd
軸及びq軸座標に対する値となり、静止座標系
(ステータ上)では〓/ステータ上=〓/ロータ
上+θ〓/ステータ上で与えられるから(5)式より 〓/ステータ上=θ〓/ステータ上+l/l
ΦI2……(7) なる〓/ステータ上でステータ巻線1−1′,2
−2′回転させれば良い。 以上の説明ではθ〓及びI2を一定として説明した
が、上記説明でも分るようにこれらの値は必ずし
も一定でなくても良く、時間的にどのように変化
しても瞬時値的に(7)式を成立するようにすれば、
誘導電動機の出力トルクTeは(6)式で与えられ
る。また、以上の説明では第3図のステータ巻線
1−1′,2−2′を物理的に回転させ得るものと
したが、実際の誘導機ではステータ巻線1−
1′,2−2′は第1図の位置に固定されている。
そこでステータ巻線を第3図の1a−1a′,2a
−2a′の位置に置かなければならないような時に
は、この1a−1a′,2a−2a′の電流成分I0
I2をd軸成分ids=I0cos−I2sin、q軸成分i
qs=I0sin+I2cosに分解し、このids,iqs
第1図の固定したステータ巻線1−1′,2−
2′に流すようにすれば良い。 すなわち とすれば良い。 誘導電動機の電圧制御方程式の決定 次に、上述の原理を実施するため、誘導電動機
のステータ電圧をどのように制御すればよいかに
ついて説明する。 第4図は第1図と全く同じ2相誘導電動機の断
面図であり、ステータ巻線1−1′とそれに直交
する他のステータ巻線2−2′とが配置されてい
る。d軸方向に磁束Φdrを作る巻線1−1′に流
れる電流をids、q軸方向に磁束Φqrを作る巻線
2−2′を流れる電流をiqsとし、その方向を図
示の通りとする。 ステータ巻線電流ids,iqsの電磁誘導によ
り、第4図のかご形の全部のロータ巻線にロータ
電流が流れるが、これらのロータ電流は第4図に
示すようなq軸上に断面3−3′をもつ1つのロ
ータ巻線と、d軸上に断面4−4′をもつ他のロ
ータ巻線とを仮想して、ロータ巻線3−3′に流
れる電流idrと、ロータ巻線4−4′に流れる電
流iqrの直交座標成分で代表されるものとする。 第4図の巻線1−1′及び3−3′に流れる電流
ds及びidrにより、ロータ内に第5図に示すよ
うなd軸方向の磁束Φdrが作られ、巻線2−2′
及び4−4′に流れる電流iqs及びiqrによりq軸
方向の磁束Φqrが作られる。 しかして、磁束Φdr,Φqrは次式で与えられ
る。 一方、今、ロータが第4図の回転方向でθ〓
(rad/sec)の回転数で回転しているとすれば、
ロータ巻線3−3′及び4−4′がロータ巻線抵抗
rに短絡されている条件より次式が成立する。 さて、今、磁束Φdr,Φqrを第5図のような磁
束の大きさがΦで、その方向が磁束角度なる
回転磁束ベクトルΦrの直交座標の各成分とすれ
ばΦdr,Φqrは次式で与えられる。 ここで、(11)式を(10)式に代入すると、ロータ電流 一方、第4図の誘導機の出力トルクTeは次式
で与えられる。 Te=KT(Φdrqr−Φqrdr) ……(13) ここで、(11)及び(12)式を(13)式に代入すると となり、この(14)式は回転磁界の磁束の大きさ
Φが一定ならば、出力トルクTeはスリツプ周
波数(〓−θ〓)〔rad/sec〕に完全に比例するこ
とを意味している。 一方、この出力トルクTeを発生させるための
ステータ巻線電流ids,iqsは、(11)式及び(12)式を
(9)式に代入することにより求められる。 さて、この(15)式を簡単化するために次の変
数を導入する。 この(16)式に代入すると、 Te=KT/lΦ0I2=KT /lI0I2……(
17) となり、さらに(16)式を(15)式に代入する
と、 となる。また、上記(16)式よりI2及びI0は次の
関係が成立しなければならない。 I2=l/r(〓−θ〓)I0……(19) こゝで、〓=d/dt、θ〓=dθ/dtであり
、この(19) 式は次式と等価である。 −θ=r/l∫I/Idt ……(20) ここにおいて、上記(17)式は(16)式と一致
しており、(18)式はdI/dt=0(I0、Φが一
定の とき)ならば(8)式と一致しており、また、(19)
式は(7)式と一致している。すなわち(16)式の電
流I0は磁束Φを作るための励磁電流を、電流I2
は磁束Φに直交したロータ巻線に電流を流すロ
ータ電流に相当している。上記(17)式より、出
力トルクは磁束の大きさΦとロータ電流I2の積
に比例することがわかる。今、磁束Φの大きさ
を一定にすれば、出力トルクTeは電流I2に完全
に比例する。これは他励直流機の出力トルクの関
係と全く同じである。 さて、今、2相誘導電動機に対する希望指定ト
ルクTeが与えられた時、ロータ回転角度θ
(rad)と、励磁電流I0及びその変化率dI/dtが
わか れば、上記(17)、(18)、(20)式よりids,iqs
が求まる。しかして、このids,iqsをステータ
巻線に流せば誘導機の出力トルクは指令値通りの
値Teとなる。 このように誘導電動機のステータ電流(一次電
流)ids,iqsを制御すれば誘導機の出力トルク
は直流機と同じように制御できるが、電流ids
qsを実際に誘導機のステータ巻線に供給するた
めには電流制御増巾器が必要となり、この電流制
御増巾器を高応性、高精度にすることは制御の安
定性で問題があり、しかも高価となる欠点があ
る。そこで誘導機のステータ電流ids,iqsを制
御する代わりに、ステータ巻線電圧Vds,Vqs
制御できれば電圧増巾器を使用できるので経済的
であり、しかも安定性の問題が解決される。 そこで、上記原理に関してステータ電圧Vds
qsを制御する方法について次に述べる。 第4図において、ステータ巻線に鎖交するd軸
及びq軸方向のステータ内の磁束Φds及びΦqs
次式で与えられる。 ただし、lsはステータ巻線の自己インダクタ
ンス(H)である。 しかして、ステータ巻線に電圧Vds,Vqsを加
えた時、次式が成立する。 ただし、rsはステータ巻線抵抗である。 ここで、ロータ巻線と鎖交している磁束が全て
ステータ巻線に鎖交するものとすれば、普通の誘
導機では漏洩磁束は全鎖交磁束に対し非常に少な
いので、これは正しいことになり、次の(23)式
が成立する。 さらに、(18)式及び(23)式を(22)式に代
入して電圧Vds,Vqsを求めると、 のようになる。 故に、ロータ回転角度θ〓(rad/sec)と、励磁
電流I0及びその変化率dI/dtとが与えられた場合
、 希望指令トルクTeを前記(17)式に入れて電流
I2を求めると共に、この電流I2を前記(19)式に
入れて〓を求め、さらに(20)式よりを求め
る。そして、これらの値を(24)式に入れてVd
s,Vqsを計算し、このVds,Vqsを第4図のステ
ータ巻線1−1′,2−2′に加えれば誘導電動機
の出力トルクは指令値通りの値Teとなる。 なお、以上の説明は2相誘導電動機に対する電
圧制御方程式についての説明であるが、上述の原
理を3相2極誘導電動機に適用する場合は3相誘
導電動機のステータ巻線に加える三相電圧Va
b,Vcは次の関係を満足すれば良い。 なお、上記(25)式中の〓、は前記(19)式
及び(20)式で与えられる。 以上の説明は2極誘導電動機を基本にして説明
したが、一般にP極機の場合はモータの機械角を
θとすれば、モータの電気角θ′=P/2・θを前記 (19)及び(20)式に入れて計算することにより
2極機以外の多極誘導機に対してもこの発明を容
易に適用することができる。 この発明は以上の原理を用いた誘導電動機のト
ルク制御方式であつて、そのいくつかの実施例を
以下に説明する。 実施例 1 (磁束一定トルク制御) 磁束の大きさΦを常に一定に制御する場合は
電流i0も一定となり、dΦ/dt=0、dI/dt
=0であるか ら、前記(25)式の三相誘導機の電圧制御方程式
は次の(26)式のように簡単化される。 また、前記(20)式は電流I0が一定であるか
ら、次式のようになる。 =θ+r/l∫I2dt ……(27) しかして、(17)式より磁束Φが一定の時、
出力トルクTeは完全に電流I2に比例することに
注目して、以下磁束の大きさが一定の時のトルク
制御の実施例を説明する。第6図はこの実施例1
を適用した回路構成図である。すなわち、2極3
相誘導電動機5の回転軸にはパルスジエネレータ
6の回転軸が直結されており、電動機5が回転す
るとパルスジエネレータ6より電気信号6aが発
生する。今ここでは電動機5が1回転するとパル
ス電気信号6aは8192個のパルスを発生するもの
とする。又、パルスジエネレータ6は電動機5の
正回転又は逆回転に対応して方向判別信号6bを
出す。これらの信号6a及び6bは可逆カウンタ
7に導かれる。ここに、可逆カウンタ7は2進13
ビツトの可逆カウンタであつて、パルスジエネレ
ータ6よりパルス6aが与えられる毎に、正回転
のときにはその内容を1個ずつカウントアツプ
し、逆回転のときはその内容を1個ずつカウント
ダウンするものである。かくして電動機5の1回
転以内の回転角度をθ(rad)とすれば、2進13
ビツトの0〜8191のいずれかの値を持つ可逆カウ
ンタ7の内容は8192×θ/2πで与えられる。な
お、このθは前記(27)式のθに相当する量であ
る。 また、サンプルパルス発生器8はサンプリング
周期T=1/1000秒毎にサンプリングパルスSPを
発生する。このサンプリングパルスSPは次に述
べる計算機10の割込入力となつている。ここに
一点破線で囲まれているブロツク10はここまで
デイジタル計算機で構成される。 それ故、デジタル計算機10の内部の係数器1
3,14,17,18,19,20,32,33
及び34、加算器23,24,25,26及び2
7、乗算器21及び22、バツフアレジスタ1
2、積分器15、微分器16、三角関数発生器2
8の各構成要素はデイジタル計算機10の特定の
場所にあるものではなく、計算機10の動作サイ
クル中に計算機内のプログラム制御ユニツト11
の制御の下に、計算機10の共通ハードウエアが
時分割的に使用されて構成されるものである。し
かし、この発明に関する計算機10で処理される
プログラムを詳細に説明するため、便宜上上述し
たブロツク10内の個々のハードウエアで構成さ
れているのかの如く表わしてある。このように示
すことにより、経験のある計算機プログラマーが
この発生を実施するため、任意の計算機のプログ
ラムを作成することができる。 他の実施例では計算機を使用せずに、第6図の
ブロツク10内の各ハードウエア要素を固定的に
配続されたデイジタル回路で構成することもであ
る。 しかし、以下の説明ではブロツク10がデイジ
タル計算機で構成されているものとして説明しよ
う。 さて、サンプリングパルス発生器8がT=1/10
00秒毎にサンプリングパルスSPを発生すると、
このパルスSPは計算機10のプログラム制御ユ
ニツト11の割込み入力端子をトリガし、プログ
ラム制御ユニツトは次に述べるステツプ1からス
テツプ8までのプログラムを順次実行する。これ
らのプログラムはT=1/1000秒毎に実行され、こ
れらステツプ1からステツプ8までのプログラム
を実行する時間はT=1/1000秒以内に終るように
な つており、次にサンプリングパルスSPが発生す
るまでプログラム制御ユニツト11は計算機10
の動作を中断するか、又はこの発明と全く関係の
ないプログラムを実行する。 サンプリングパルスSPが発生し、プログラム
制御ユニツト11がまずステツプ1のプログラム
を実行すると計算機10は可逆カウンタ7の内容
30を続込み、バツフアレジスタ12に一時的に
蓄える。なお、このバツフアレジスタ12として
は計算機10の特定のメモリアドレスが使用され
得る。 次に、プログラム制御ユニツト11がステツプ
2のプログラムを実行すると、指令トルク供給手
段9からの前記(17)式のロータ電流に相当する
デイジタルデータI2を読込み、この値I2に係数器
14で一定係数rr/lrI0を乗じデータI2rr/lrI0
を作る。このデータI2/lは積分器15によ
り積 分され、データσ*(t)が得られる。積分器1
5の出力データσ*(t)を計算する具体的方法
として、前回のサンプリング時点の積分器15の
出力データをσ*(t−T)とした時、今回のサ
ンプリング時点の積分器15の出力データσ*
(t)は次式で計算すれば良い。 σ*(t)=σ*(t−T)+TI2rr/lrI0 (ただし、Tはサンプリング時間1/1000sec) かくして、データσ*(t)にはT秒毎に
TI2rr/lrI0が累積加算されるので、(27)式の右
辺第2項 σ*(t)=r/l∫I2dt なる積分値を計算したことになる。 次に、プログラム制御ユニツト11はステツプ
3のプログラムを実行すると、ステツプ1で一時
的に蓄えられていたデータ8192/2π・θをバツフ
アレ ジスタ12より読出し、このデータに係数器13
で係数2π/8192を乗じて(27)式右辺第1項に
相当するデータθを作る。このデータθとステツ
プ2で得られた値σ*(t)とが加算器23で加
算されて*(t)となる。この*(t)は
(27)式の磁束角度に相当するものである。 次に、ステツプ4のプログラムが実行され、三
角関数発生器28はステツプ3で作られた磁束角
度より三角関数値cos、sin、cos(−
2π/3)及びsin(−2π/3)を計算する。 次に、ステツプ5のプログラムが実行され、ス
テツプ3で求められた磁束角度*(t)が微分
器16により微分されてデータ〓*(t)が得ら
れる。微分器16の出力データ〓*(t)を計算
するには、前回のサンプリング時点の磁束角度を
*(t−T)とし、今回のサンプリング時点の
磁束角度を*(t)としたとき微分値データ〓
(t)は次式で計算すれば良い。 〓*(t)=1/T〔*(t)−*(t−T) (ただし、Tはサンプリング時間1/1000sec) この微分値データ〓*(t)に係数器17で係
数lnI0を乗じてデータlnI0〓を作る。 次に、ステツプ6のプログラムで指令トルク供
給手段9の出力データI2に係数器18で一定係数
sを重じ、データrsI2を作る。このデータrsI2
とステツプ5で計算されたデータlnI0〓とが加
算器24で減算され、データ−(lnI0〓+rsI2
となるが、これは(26)式の右辺第2項のsin関
数の振幅値に対応している。 次に、ステツプ7のプログラムが実行され、ス
テツプ4で求めたcos、sin、cos(−
2π/3)、sin(−2π/3)とステツプ6で求め
た− (lnI0〓+rsI2)より、(26)式の電圧制御方程式
のVa及びVbを係数器19及び20、乗算器21
及び22、加算器25及び26によつて以下の計
算処理で求める。 かくして求められたVa及びVbが加算器27で
減算されることによりVc=−(Va+Vb)が求ま
る。これは(26)式より次式 Va+Vb+Ve=0 ……(28) が常に成立するからである。 次に、ステツプ8のプログラムが実行され、ス
テツプ7で求められたVa、Vb、Vcに係数器3
2,33,34で一定係数2048/Eが各々乗ぜら
れてデータV 、V 、V が作られ、これらの
データが計算機10よりPWM(Pulse Width
Moduration)回路38内にある3組の2進化12
ビツトのホールドレジスタに各々書込まれる。こ
こで上記係数のEをこの実施例で考えられるV
a、Vb、Vcの最大電圧とすると、V 、V
は−2048〜+2047の範囲に納まることになる
ので、12ビツトのホールドレジスタがオーバフロ
ーすることはない。 以上、計算機10よつてステータ電圧指令値V
、V 、V が計算される過程を説明したが、
次に、PWM回路38の動作について説明する。
PWM回路38の内部の詳細回路は第7図に示す
ようであり、計算機10によりT=1/1000秒毎に
出 力される2進化12ビツトのデータV 、V 、V
は各々ホールドレジスタ39A、ホールドレジ
スタ39B、ホールドレジスタ39Cに格納され
る。なお、これら3組のホールドレジスタ39A
〜39Cはそれぞれ2進化12ビツトのレジスタで
−2048〜+2047の範囲のデータを記憶することが
できる。しかして、ホールドレジスタ39Aの内
容は12ビツトのデータ線を経て一致回路52Aへ
入力される。 また、発振器40は一定周波数(5MHz)のク
ロツクパルスCLKを発生し、可逆カウンタ41
は−2048〜+2047の範囲の計数データを持つ2進
12ビツトの可逆カウンタであつて、UP入力が
“1”のとき(以後、ロジツクレベルがHighレベ
ルの時を“1”、Lowレベルの時を“0”とす
る)可逆ウンタ41の内容はクロツクパルス
CLKが来る毎に増加し、その計数値が最大値+
2047に達するとカウンタ41のMAX出力が
“1”となる。このMAX出力はフリツプフロツプ
(以下単にFFとする)42をセツトし、FF42
の「1」側出力信号DNを“1”にし、「0」側出
力信号UPを“0”にする。ここに、DN信号は可
逆カウンタ41を減算モードにし、以後クロツク
パルスCLKが来る毎に可逆カウンタ41の内容
は減少し、最後に最小値−2048に達するとカウン
タ41のMIN出力が“1”になる。このMIN出力
はFF42をリセツトし、その出力UPを“1”に
してDN信号を“0”にする。このように可逆ウ
ンタ41の計数内容は第8図aのように−2048〜
+2047の範囲を時間と共に一定傾斜で上昇、下降
を連続的に続け、その周期は4096×2/5MHz=
1.64msになる。なお、FF42の「1」側出力
のDN信号は第8図bのようになる。また、可逆
カウンタ41の内容は12ビツトのデータ線を経て
一致回路52A〜52Cへ入力される。 しかして、一致回路52A〜52Cはホールド
レジスタ39A〜39Cの内容と可逆カウンタ4
1の内容が一致した時だけ、その出力を“1”に
する。J−KフリツプフロツプFF47A〜47
CのJ側入力のアンド回路45A〜45Cの
AND条件が成立するとFF47A〜47Cはセツ
トされ、その「1」側出力を“1”にする。ま
た、K側入力のアンド回路46A〜46Cの
AND条件が成立するとFF47A〜47Cはリセ
ツトされその「0」側出力を“1”にする。ここ
において、計算機10より出力されるデータV
が第8図aの直線54で示されるように+500で
あつたとすると、第8図aの時点A及び時点Bで
ホールドレジスタ39Aと可逆カウンタ41の内
容が一致し、一致回路52Aの出力は“1”にな
る。時点AでDN信号が“1”であるからFF47
Aはセツトされ、時点BでUP信号が“1”であ
るからFF47A〜はリセツトされる。かくし
て、FF47A〜の「1」側出力は第8図c、
「0」側出力は第8図dのようにそれぞれ変化す
る。一方、遅延回路48A〜48CはFF47A
〜47Cの「1」側出力が“1”に変化するとき
時間Dだけ遅れた第8図eに示すような出力信号
a1を作る。また、遅延回路49A〜49Cは
FF47A〜47Cの「0」側出力が“1”に変
化するとき時間Dだけ遅れた第8図fに示すよう
な出力信号a2を作る。これらの出力信号a1及
びa2は次に説明するトランジスタ電力増幅器3
9〜41を駆動する。 第8図からわかるように、出力信号a1及びa
2はホールドレジスタ39A〜39Cの内容パル
ス幅変調され、V が−2048のとき出力信号a1
は常に“0”で、V が−2048より増加するに従
つて信号a1が“1”になる期間は増加し、V
が+2047のとき出力信号a1は常に“1”にな
る。なお、出力信号a1が“1”の時は信号a2
は必らず“0”であり、信号a2が“1”の時は
信号a1は“0”である。ここで、信号a1及び
a2が両方共“0”になる期間(D)を遅延回路48
A〜48C及び49A〜49Cによつて作る目的
は、次に述べるトランジスタ電力増幅器39〜4
1のトランジスタを保護するためである。 しかして、第7図のB作用の出力信号b1及び
b2は計算機10よりの出力データV を記憶す
るホールドレジタ39Bによつてそれぞれパルス
幅変調され、その動作は上述のA相用の出力信号
a1及び2が作られるのと全く同様である。 以上でPWM回路38の動作の説明を終り、次
にトランジスタ電力増幅器39〜41の説明をす
る。 第6図のように、PWM回路38の相出力a1
及びa2はトランジスタ構成の電力増幅器39に
入力され、この増幅器39の出力が誘導機5のス
テータ電圧Vaとなる。同様にB相出力b1及び
b2は電力増幅器40に入力され、その出力がス
テータ電圧Vbを、C相出力c1及びc2は電力
増幅器41に入力され、その出力はステータ電圧
cをそれぞれ供給する。 ここで、電力増幅器39〜41の詳細回路図を
第9図に示すが、電力増幅器39〜41は互いに
同じ構成となつているのでここでは電力増幅器3
9だけを説明する。すなわち、電力増幅器39は
パワートランジスタ55及び56が直列に接続さ
れ、両端が直流電源59の+E(V)及び−E(V)
子に接続されて、トランジスタ55及び56が交
互にオンオフすることによつて誘導機5のステー
タ電圧Vaを+E(V)又は−E(V)にする。 トランジスタ55のベース駆動回路57は、
PWM回路38の出力信号a1が“1”のときト
ランジスタ55をオンにして電圧Vaを+E(V)
し、出力信号a1が“0”のときトランジスタ5
5をオフにする。同様にトランジスタ56のベー
ス駆動回路58は、PWM38の出力信号a2が
“1”のときトランジスタ56をオンにして電圧
aを−EVにし、出力信号a2が“0”のときト
ランジスタ56をオフにする。 ここにおいて、信号a1が“0”に変化し、ト
ランジスタ55がオンからオフになる時トランジ
スタ55のスイツチング遅れによつてトランジス
タ55は直ちにオフにはならない。故に信号a1
が“1”から“0”に変化した時、直ちに信号a
2を“0”から“1”にすると直流電源59を短
絡することになり、トランジスタ55及び56に
大電流が流れてトランジスタが破壊する。このた
め、信号a1が“0”になつてトランジスタ55
が完全にオフになつてから信号a2を“1”にす
るように、PWM回路38に遅延回路48A〜4
8C及び49A〜49Cが入つているのである。 また、ベース駆動回路57内部の絶縁トランス
67の図示していない一次側には交流電圧が常時
加わえられており、ブリツジ形整流器66及びコ
ンデンサ68によつてフロートした直流電源電圧
がコンデンサ68の両端に生ずる。この電源の負
側端子はトランジスタ55のエミツタに接続して
あり、トランジスタ55のエミツタの電位Va
±E(V)に交互に変化するため、このようなフロ
ートした直流電源が必要となる。さらに、ベース
駆動回路57内部のフオトカプラ60に入力され
るPWM回路38の出力信号a1が“1”になる
と、フオトカプラ60の出力端子61及び62間
がオンになつてトランジスタ65をオフにし、抵
抗64を介してフロートした直流電源よりパワト
ランジスタ55にベース電流が流れ、このトラン
ジスタをオンにしてVaの電位を+Eにする。 一方、信号a1が“0”になるとフオトカプラ
60の出力端子61及び62間がオフになり、抵
抗63を介してトランジスタ65のベース電流が
流れてトランジスタ65をオンにし、パワトラン
ジスタ55をオフにする。なお、ベース駆動回路
58も同じ動作を行なう。 今、計算機10より出力されるデータV 、V
、V が第10図aに示すように時間tと共に
変化したとすれば、上述したPWM回路38及び
トランジスタ電力増幅器39〜41により、誘導
機5に加えられる電圧Va、Vb、Vcは第10図
b,c,dのような+E、−Eの2つの値をと
り、V 、V 、V が第10図aの三角波53
でパルス幅変調された矩形波となる。ここにおい
て、矩形波電圧Va、Vb、Vcの各三角波キヤリ
ヤ周波数高調波成分を取り除いた平均値(直流成
分)V〓a、V〓b、V〓cは、V〓a=E/2048・V
、V〓b E/2048・V 、V〓c=E/2048・V
となり、平均値、 V〓a、V〓b、V〓cは完全に電圧指令値V 、V

に比例する。しかして、第10図b,c,d
のようなPWM矩形波を誘導機5のステータ巻線
に加えると、誘導機5のリアクタンスによつてス
テータ電流は矩形波電圧の高調波成分が取り除か
れた平滑電流となり、誘導機5内に生ずる磁束は
この平滑電流に比例する。これより第10図b,
c,dのPWM矩形波電圧を誘導機5に加えた
時、この矩形波電圧の平均値が電圧指令値に比例
すれば、(26)式の電圧を加えた場合と等しいこ
とになり、(26)及び(27)式による電圧制御方
程式で誘導電動機を駆動することになる。 以上の説明から第6図の構成でもつて、指令ト
ルク供給手段9より与えられたデータI2に比例し
たトルクが誘導電動機5において得られることが
明らかである。 実施例 2 (最大電圧増加制御) 上述の実施例1においては、Va、Vb、Vc
前記(26)式で制御するようになつている。しか
して、この(26)式は次のように書き直せる。 ただし、tanδ=l+r/r また、第9図よりVa、Vb、Vcの最大電圧は
直流電源電圧±E(V)より大きくなり得ない。故
に、(29)式の振幅値√(s 02+(n 0s
I22はEより大きくなることはない。さらに振幅
値√(s 02+(n 0s 22を大きくとる

とが必要な応用では直流電源電圧±E(V)を増加
させることが必要であるが、これにはパワートラ
ンジスタ55及び56の耐圧の高いものが必要に
なり、実現困難になる場合がある。一方、誘導電
動機5に加わる線間電圧Vab=Va−Vb、Vbc
b−Vc、Vca=Vc−Vaは(29)式より次式で
与えられる。 ここにおいて、上記(30)式の√(s 02+(
nI0+rsI22はEより大きくなることはないか
ら、線間電圧は√3Eより大きくなることはな
い。つまり、実施例1では誘導機5に加えられる
線間電圧の最大値は√3Eに押えられる。 一方、第9図の電力増幅器39〜41は最大線
間電圧を2Eまで出せるので、実施例1は√3/
2の比だけ最大電圧で損をしていることになる。
これに対し、この実施例2は最大線間電圧を2E
まで出し得るものである。 この実施例2では電圧制御方程式を次式のよう
にする。 ところで、この(31)式は前記(26)式の右辺
に同一の変数VNを加えたものに等しい。かかる
(31)式で制御する時、誘導機5に加わる線間電
圧Vab、Vbc、Vcaは(30)式と同じになるの
で、上述の誘導機の原理で制御されることにな
る。なお、この実施例2では(31)式の振幅√
s 02+(n 0s 22は最高
(Industrial Application Field) The present invention relates to a torque control device for an induction motor. (Prior Art) Conventionally, shunt-wound DC motors have been used in fields where quick response is required in position control devices, speed control devices, etc.
It has also been used extensively. The reason for this is that the output torque of a shunt-wound DC machine is proportional to the armature current, and as soon as the armature current flows, output torque is generated immediately, making it possible to realize a highly responsive control system.The control system also follows the linear automatic control theory. This is because it is possible to realize a control system with good quick response as intended by the designer. On the other hand, if induction motors, which are widely used as constant-speed motors, can be used in these control systems, they will have several advantages over DC motors.
For example, there are no brushes, which makes maintenance easier;
be robust, free of sparks and electrical noise;
Since there is no problem with rectification, high current and high speed rotation are possible, and furthermore, it is dust-proof and explosion-proof, and is small and inexpensive. (Problem to be solved by the invention) However, conventional control methods for induction motors include constant V/f control that makes the primary voltage V and primary frequency f proportional to the rotational speed; It is impossible to instantaneously generate a normal output torque, and it has not been possible to realize a control system with quick response. Furthermore, it has been impossible to obtain a torque generation mechanism that conforms to the linear automatic control theory. Therefore, it is an object of the present invention to make the torque generation principle of an induction machine exactly the same as that of a DC machine, to provide a system that instantly generates an output torque completely proportional to a command value, and to provide a method for linear automatic control. The aim is to realize a control device with high response as expected in theory. (Example) Principle of torque control of induction motor First, the principle of torque control of induction motor according to the present invention will be explained. Here, in order to simplify the explanation, a two-phase two-pole induction motor will be explained. Figure 1 shows the cage type 2 phase 2
FIG. 2 is a cross-sectional view of a polar induction motor, with orthogonal d-axes,
A q-axis coordinate system is defined as shown, and a cross section 1-1' of one stator winding and a cross section 2-2' of another stator winding orthogonal thereto are shown. When a constant excitation current i ds =I 0 is passed through the winding 1-1', the magnetic flux Φ dr in the d-axis direction within the rotor becomes a constant value Φ 0 . In this state, in order to generate a constant torque from the two-phase induction machine, if the current i qs flowing through the stator winding 2-2' is changed from 0 to a certain constant value I 2 , the second
The magnetic flux Φ qr in the q-axis direction within the rotor shown in the figure changes, and this magnetic flux change induces a voltage in the rotor winding 4-4'. This induced voltage causes a current i qr to flow through the winding 4-4' which is short-circuited by the rotor winding resistance r r .
At this time, the magnetic flux Φ qr does not interlink with the rotor winding 3-3', so no voltage is induced in the winding 3-3', the current i dr becomes 0, and the magnetic flux Φ dr remains at 0 . It's summery. Assuming that the rotor is not rotating, the following equation holds true at this time. Φ qr = l n i qsl r i qr ... (1) dΦ qr / dt = r r i qr ... (2) where, l n is the mutual inductance (H) between the stator winding and rotor winding , l r is the self-inductance (H) of the rotor winding. The following equation is obtained from equations (1) and (2) above. l r di qr /dt+r r i qr = l n di qs /dt…
...(3) Here, when i qs changes stepwise from 0 to I 2 at time t=0, i qr is given by the following equation from equation (3). i qr =l n /l r I 2 e - 〓〓 ...(4) Thus, when t=0, i qr /
t=0=l n /l r I 2 flows, and due to the magnetic flux Φ 0 perpendicular to the winding 4-4', the force F= in the rotational direction shown in FIG.
K F Φ 0 l n /l r I 2 is generated (K F is a constant coefficient). In this state, i qr decreases with time according to equation (4), and the force F also decreases. Now, if you want to keep the force F at a constant value of F=K F Φ 0 l n /l r I 2 , that is, if you want to keep the torque constant, always i
Keep qr at a constant value i qr = l n /l r I 2 , and set Φ 0 to i qr
It is necessary to make it perpendicular to . In order to make i qr =l n /l r I 2 , currents I 0 and I 2 flow through the stator windings 1-1' and 2-2' as shown in FIG .
From time t = 0, the stator windings 1-1' and 2-2' are rotated at a constant speed 〓 (rad/sec) while keeping the same value.
1' and 2-2' cannot be physically rotated, but for convenience of explanation, it is assumed that they can be rotated). At a certain point in time t, these windings are rotated by an angle to the positions 1a-1a' and 2a-2a' in FIG. At time t=0, the magnetic flux Φ dr /t=0 whose magnitude is Φ 0 shown in FIG. 4', a voltage 〓Φ0 is induced. Due to this induced voltage 〓Φ 0 , a current i q flows through the winding 4-4'.
r = Φ 0 /r r flows. The speed 〓 that makes the following equation hold is determined so that this current i qr becomes l n /l r I 2 . Φ 0 /r r =l n /l r I 2 →=l n /l r r r
0 I 2 ...(5) On the other hand, at time t = 0, i qr = l n /l r I 2 and the current i qs flowing through the stator winding 2-2' is I 2 , so the above ( From formula 1), Φ qr /t = 0 becomes 0, no voltage is induced in the rotor winding 3-3', i dr = 0, and the magnitude of the magnetic flux Φ dr /t = 0 remains as Φ 0 . It's summery. Next, consider the case where the stator winding is rotated at a speed 〓 from time t = 0, and at a certain time t the stator winding comes to positions 1a-1a' and 2a-2a' in Fig. 3. As you can see, winding 1 has a constant excitation current I 0 flowing through it.
a-1a' creates a magnetic flux vector Φ dr /t= t shown in FIG. 〓 and rotor winding 4a on axis 2a-2a'
-4a', the rotor winding 4a-4
A voltage 〓Φ 0 is induced in the winding represented by a′. Note that the magnetic flux Φ dr /t=t is the 3− of the squirrel cage rotor winding.
3', 4-4' and other squirrel cage windings, but since the vector direction of the combined voltage value is the direction of winding 4a-4a', winding 4a-4
It can be considered that a voltage is generated concentratedly in a' and no voltage is induced in other windings. Due to this induced voltage, a current i qrt0 / rr flows through the windings 4a-4a'. This i qrt is l n /l r I 2 from the above equation (5), and the winding 4a-4
Due to the magnetic flux Φ dr /t=t perpendicular to a′, a rotational force F=K F Φ 0 l n /l r I 2 is obtained in this case as well. At this time, the current I 2 flowing through the stator windings 2a-2a' and the current i qrt flowing through the rotor windings 4a-4a' are equal in magnitude (i qrt = l n /l r I 2 ≒ I 2 , normally In the induction machine, the direction is opposite , so the magnetic flux Φ qr /t=t is set to 0.
Then, the rotor current i drt of the rotor windings 3a-3a' on the axis 1a-1a' becomes 0, and the magnitude of the magnetic flux Φ dr /t=t remains at Φ 0 . Since the above relationship holds true at any time t, the output torque T e of the motor is always constant as given by the following equation. T e =K T Φ 0 l n /l r I 2 ...(6) However, K T is a fixed constant. From the above explanation, the current I 0 creates a magnetic flux Φ dr /t=t, and the rotor current i qrt on the t-axis is the winding 2
The current I 2 flowing through a-2a' becomes equal in magnitude and opposite in direction. This means that the current I 0 corresponds to the excitation current of a DC machine, and the current I 2 corresponds to the armature current of a DC machine, and it is possible to obtain exactly the same torque generation mechanism with an induction machine as with a DC machine. Become. By the way, the above explanation is for the case where the rotor in Fig. 3 is not rotating (rotor rotational speed θ = 0), but now when the rotor is rotating at the rotational speed θ〓 (rad/sec) The same result can be obtained if the rotor is fixed on a rotating rotor and the d-axis and q-axis are taken as shown in FIG. In this case, 〓 in equation (5) above is d on the rotor.
This is the value for the axis and q-axis coordinates, and in the stationary coordinate system (on the stator), it is given as 〓/on the stator = 〓/on the rotor + θ〓/on the stator, so from equation (5), 〓/on the stator = θ〓/on the stator +l n r r /l r
Φ 0 I 2 ...(7) / Stator windings 1-1', 2 on the stator
-2' rotation is sufficient. In the above explanation, θ〓 and I 2 were explained as constant, but as can be seen from the above explanation, these values do not necessarily have to be constant, and no matter how they change over time, the instantaneous values ( 7) If we make the formula hold,
The output torque T e of the induction motor is given by equation (6). Furthermore, in the above explanation, it is assumed that the stator windings 1-1' and 2-2' in FIG. 3 can be physically rotated, but in an actual induction machine, the stator windings 1-1' and 2-2'
1' and 2-2' are fixed at the positions shown in FIG.
Therefore, the stator windings are 1a-1a' and 2a in Figure 3.
-2a', the current components I0 , 1a-1a', 2a-2a',
I 2 as d-axis component i ds = I 0 cos−I 2 sin, q-axis component i
qs = I 0 sin + I 2 cos, and these i ds and i qs are fixed stator windings 1-1', 2-
It is better to let it flow to 2'. i.e. It's fine. Determination of Voltage Control Equation for Induction Motor Next, a description will be given of how to control the stator voltage of the induction motor in order to implement the above-mentioned principle. FIG. 4 is a sectional view of a two-phase induction motor exactly the same as FIG. 1, in which a stator winding 1-1' and another stator winding 2-2' perpendicular thereto are arranged. The current flowing through the winding 1-1' that creates a magnetic flux Φ dr in the d-axis direction is i ds , and the current flowing through the winding 2-2' that creates a magnetic flux Φ qr in the q-axis direction is i qs . Street. Due to the electromagnetic induction of the stator winding currents i ds and i qs , rotor currents flow through all the squirrel-cage rotor windings in Figure 4, but these rotor currents have a cross section on the q-axis as shown in Figure 4. 3-3' and another rotor winding having a cross section 4-4' on the d-axis, the current i dr flowing through the rotor winding 3-3' and the rotor It is assumed that the current i qr flowing through the winding 4-4' is represented by orthogonal coordinate components. The currents i ds and i dr flowing through the windings 1-1' and 3-3' in FIG. 4 create a magnetic flux Φ dr in the d-axis direction in the rotor as shown in FIG. 2'
A magnetic flux Φ qr in the q-axis direction is created by the currents i qs and i qr flowing through the terminals 4-4' and 4-4'. Therefore, the magnetic fluxes Φ dr and Φ qr are given by the following equations. On the other hand, now the rotor is θ〓 in the rotation direction shown in Figure 4.
If it is rotating at a rotation speed of (rad/sec),
Under the condition that the rotor windings 3-3' and 4-4' are short-circuited to the rotor winding resistance r r , the following equation holds true. Now, if the magnetic fluxes Φ dr and Φ qr are the components of the orthogonal coordinates of the rotating magnetic flux vector Φ r whose magnetic flux size is Φ 0 and whose direction is the flux angle as shown in Figure 5, then Φ dr , Φ qr is given by the following formula. Here, by substituting equation (11) into equation (10), the rotor current becomes On the other hand, the output torque T e of the induction machine shown in FIG. 4 is given by the following equation. T e = K Tdr i qr −Φ qr i dr ) ...(13) Here, if we substitute equations (11) and (12) into equation (13), we get This formula (14) means that if the magnitude of the magnetic flux of the rotating magnetic field Φ 0 is constant, the output torque T e is completely proportional to the slip frequency (〓−θ〓) [rad/sec]. There is. On the other hand, the stator winding currents i ds and i qs for generating this output torque T e can be calculated using equations (11) and (12).
It can be obtained by substituting into equation (9). Now, in order to simplify equation (15), we will introduce the following variables. Substituting this into equation (16), T e = K T l n / l r Φ 0 I 2 = K T l n 2 / l r I 0 I 2 ... (
17), and further substituting equation (16) into equation (15), we get becomes. Further, from the above equation (16), the following relationship must be established between I 2 and I 0 . I 2 = l r /r r (〓−θ〓)I 0 ...(19) Here, = d/dt, θ = dθ/dt, and this equation (19) is equivalent to the following equation. It is. -θ=r r /l r ∫I 2 /I 0 dt ... (20) Here, the above equation (17) matches the equation (16), and the equation (18) is dI 0 /dt=0 (When I 0 and Φ 0 are constant), then it agrees with equation (8), and (19)
The equation is consistent with equation (7). In other words, the current I 0 in equation (16) is the excitation current for creating magnetic flux Φ 0 , and the current I 2
corresponds to the rotor current that causes the current to flow through the rotor winding orthogonal to the magnetic flux Φ 0 . From the above equation (17), it can be seen that the output torque is proportional to the product of the magnetic flux magnitude Φ 0 and the rotor current I 2 . Now, if the magnitude of the magnetic flux Φ 0 is kept constant, the output torque T e is completely proportional to the current I 2 . This is exactly the same as the output torque relationship of a separately excited DC machine. Now, when the desired specified torque T e for the two-phase induction motor is given, the rotor rotation angle θ
(rad), the excitation current I 0 and its rate of change dI 0 /dt, then from the above equations (17), (18), and (20), i ds , i qs
is found. Therefore, if these i ds and i qs are applied to the stator winding, the output torque of the induction machine becomes the value T e as the command value. If the stator currents (primary currents) i ds and i qs of the induction motor are controlled in this way, the output torque of the induction motor can be controlled in the same way as a direct current machine, but the currents i ds ,
In order to actually supply i qs to the stator winding of an induction machine, a current control amplifier is required, and making this current control amplifier highly responsive and highly accurate poses problems in control stability. However, it has the disadvantage of being expensive. Therefore, if the stator winding voltages V ds and V qs could be controlled instead of controlling the stator currents i ds and i qs of the induction machine, a voltage amplifier could be used, which would be economical and solve the stability problem. Ru. Therefore, regarding the above principle, stator voltage V ds ,
A method for controlling V qs will be described next. In FIG. 4, magnetic fluxes Φ ds and Φ qs within the stator in the d-axis and q-axis directions interlinking with the stator windings are given by the following equations. However, l s is the self-inductance (H) of the stator winding. Therefore, when voltages V ds and V qs are applied to the stator windings, the following equation holds true. However, r s is the stator winding resistance. Here, if we assume that all of the magnetic flux that is interlinked with the rotor winding is interlinked with the stator winding, this is correct because in a normal induction machine, the leakage magnetic flux is very small compared to the total interlinked magnetic flux. , and the following equation (23) holds true. Furthermore, by substituting equations (18) and (23) into equation (22) to obtain the voltages V ds and V qs , become that way. Therefore, when the rotor rotation angle θ〓 (rad/sec), the excitation current I 0 and its rate of change dI 0 /dt are given, the desired command torque T e is entered into the equation (17) above to calculate the current.
At the same time as finding I 2 , put this current I 2 into equation (19) to find 〓, and then find from equation (20). Then, by entering these values into equation (24), V d
If s and V qs are calculated and V ds and V qs are added to the stator windings 1-1' and 2-2' in FIG. 4, the output torque of the induction motor becomes the value T e as the command value. Note that the above explanation is about the voltage control equation for a two-phase induction motor, but when applying the above principle to a three-phase two-pole induction motor, the three-phase voltage V applied to the stator winding of the three-phase induction motor a ,
V b and V c should satisfy the following relationship. Note that 〓 in the above equation (25) is given by the above equations (19) and (20). The above explanation has been based on a two-pole induction motor, but in general, in the case of a P-pole motor, if the mechanical angle of the motor is θ, then the electrical angle of the motor θ′ = P/2・θ is given by (19) This invention can be easily applied to multi-polar induction machines other than bipolar machines by calculating by entering the equation (20). The present invention is a torque control method for an induction motor using the above principle, and some embodiments thereof will be described below. Example 1 (Magnetic flux constant torque control) When controlling the magnetic flux size Φ 0 to always be constant, the current i 0 is also constant, dΦ 0 /dt=0, dI 0 /dt
= 0, the voltage control equation for the three-phase induction machine in equation (25) can be simplified as shown in equation (26) below. Furthermore, since the current I 0 is constant in the above equation (20), it becomes as follows. =θ+r r /l r I 0 ∫I 2 dt ...(27) Therefore, from equation (17), when the magnetic flux Φ 0 is constant,
Noting that the output torque T e is completely proportional to the current I 2 , an example of torque control when the magnitude of the magnetic flux is constant will be described below. Figure 6 shows this example 1.
It is a circuit configuration diagram to which the above is applied. That is, 2 poles 3
The rotation axis of the pulse generator 6 is directly connected to the rotation axis of the phase induction motor 5, and when the electric motor 5 rotates, the pulse generator 6 generates an electric signal 6a. Here, it is assumed that the pulse electric signal 6a generates 8192 pulses when the electric motor 5 rotates once. Further, the pulse generator 6 outputs a direction determination signal 6b in response to forward or reverse rotation of the electric motor 5. These signals 6a and 6b are led to a reversible counter 7. Here, reversible counter 7 is binary 13
It is a reversible bit counter that counts up the contents one by one each time the pulse 6a is given from the pulse generator 6 when rotating in the forward direction, and counts down the contents one by one when rotating in the reverse direction. be. Thus, if the rotation angle within one revolution of the electric motor 5 is θ (rad), then the binary 13
The contents of the reversible counter 7 having a value of bits 0 to 8191 are given by 8192×θ/2π. Note that this θ is a quantity corresponding to θ in the above equation (27). Further, the sample pulse generator 8 generates a sampling pulse SP at every sampling period T=1/1000 seconds. This sampling pulse SP serves as an interrupt input to the computer 10 described below. The block 10 surrounded by a dotted line here is composed of a digital computer up to this point. Therefore, the coefficient unit 1 inside the digital computer 10
3, 14, 17, 18, 19, 20, 32, 33
and 34, adders 23, 24, 25, 26 and 2
7. Multipliers 21 and 22, buffer register 1
2, integrator 15, differentiator 16, trigonometric function generator 2
Each of the components 8 is not located at a specific location in the digital computer 10, but is installed in the program control unit 11 within the computer 10 during the operating cycle of the computer 10.
Under the control of the computer 10, the common hardware of the computer 10 is used in a time-sharing manner. However, in order to explain in detail the program processed by the computer 10 according to the present invention, for convenience, it is represented as if it were constituted by individual hardware within the block 10 described above. With this representation, an experienced computer programmer can write an arbitrary computer program to implement this generation. In other embodiments, each hardware element in block 10 in FIG. 6 may be constructed of fixedly connected digital circuits without using a computer. However, in the following explanation, it will be assumed that block 10 is constituted by a digital computer. Now, the sampling pulse generator 8 is T=1/10
When a sampling pulse SP is generated every 00 seconds,
This pulse SP triggers the interrupt input terminal of the program control unit 11 of the computer 10, and the program control unit sequentially executes the program from step 1 to step 8 described below. These programs are executed every T = 1/1000 seconds, and the time to execute the programs from step 1 to step 8 is set to be completed within T = 1/1000 seconds, and then the sampling pulse SP is The program control unit 11 controls the computer 10 until
or execute a program completely unrelated to this invention. When the sampling pulse SP is generated and the program control unit 11 first executes the program in step 1, the computer 10 continues to read the contents 30 of the reversible counter 7 and temporarily stores them in the buffer register 12. Note that a specific memory address of the computer 10 may be used as the buffer register 12. Next, when the program control unit 11 executes the program in step 2, it reads the digital data I 2 corresponding to the rotor current in equation (17) from the command torque supply means 9, and adds this value I 2 to the coefficient multiplier 14. Data I 2 r r /l r I 0 multiplied by a constant coefficient r r /l r I 0
make. This data I 2 r r /l r I 0 is integrated by an integrator 15 to obtain data σ * (t). Integrator 1
As a specific method for calculating the output data σ * (t) of step 5, when the output data of the integrator 15 at the previous sampling time is σ * (t-T), the output data of the integrator 15 at the current sampling time is calculated as follows: Data σ *
(t) may be calculated using the following formula. σ * (t) = σ * (t-T) + TI 2 r r /l r I 0 (where T is the sampling time of 1/1000 sec) Thus, data σ * (t) is filled every T seconds.
Since TI 2 r r /l r I 0 is cumulatively added, we have calculated the integral value of the second term on the right side of equation (27): σ * (t) = r r /l r I 0 ∫I 2 dt Become. Next, when the program control unit 11 executes the program in step 3, it reads out the data 8192/2π·θ temporarily stored in step 1 from the buffer register 12, and uses this data in the coefficient multiplier 13.
is multiplied by the coefficient 2π/8192 to create data θ corresponding to the first term on the right side of equation (27). This data θ and the value σ * (t) obtained in step 2 are added by an adder 23 to obtain * (t). This * (t) corresponds to the magnetic flux angle in equation (27). Next, the program in step 4 is executed, and the trigonometric function generator 28 uses the magnetic flux angle created in step 3 to generate trigonometric function values cos, sin, cos (-
2π/3) and sin(−2π/3). Next, the program in step 5 is executed, and the magnetic flux angle * (t) obtained in step 3 is differentiated by the differentiator 16 to obtain data 〓 * (t). To calculate the output data of the differentiator 16 = * (t), the magnetic flux angle at the previous sampling time is
* (t-T), and the magnetic flux angle at the current sampling time is * (t), then differential value data =
* (t) can be calculated using the following formula. 〓 * (t) = 1/T [ * (t) - * (t - T) (T is the sampling time 1/1000sec) This differential value data 〓 * (t) is given a coefficient l n I by the coefficient unit 17 Multiply by 0 to create data l n I 0 〓. Next, in the program of step 6, the output data I 2 of the command torque supply means 9 is multiplied by a constant coefficient r s in the coefficient unit 18 to generate data r s I 2 . This data r s I 2
and the data l n I 0 〓 calculated in step 5 are subtracted by the adder 24, resulting in data -(l n I 0 〓 + r s I 2 )
This corresponds to the amplitude value of the sine function of the second term on the right side of equation (26). Next, the program in step 7 is executed, and the cos, sin, cos (-
2π/3), sin (-2π/3), and -(l n I 0 〓 + r s I 2 ) obtained in step 6, V a and V b of the voltage control equation of equation (26) are calculated using the coefficient multiplier 19. and 20, multiplier 21
and 22, and the adders 25 and 26 perform the following calculation process. V a and V b thus obtained are subtracted by an adder 27 to obtain V c =-(V a +V b ). This is because the following equation V a +V b +V e =0 (28) always holds true from equation (26). Next, the program in step 8 is executed, and the coefficient multiplier 3 is applied to V a , V b , and V c obtained in step 7.
2, 33, and 34 are each multiplied by a constant coefficient 2048/E to create data V * a , V * b , and V * c , and these data are converted to PWM (Pulse Width
Modulation) Three sets of binary codes 12 in the circuit 38
Each bit is written to a hold register. Here, the above coefficient E is calculated as V which can be considered in this example.
Assuming the maximum voltages of a , Vb , and Vc , V * a , V * b ,
Since V * c falls within the range of -2048 to +2047, the 12-bit hold register will not overflow. As above, according to the calculator 10, the stator voltage command value V
I explained the process of calculating * a , V * b , and V * c , but
Next, the operation of the PWM circuit 38 will be explained.
The detailed circuit inside the PWM circuit 38 is as shown in FIG .
* c is stored in the hold register 39A, hold register 39B, and hold register 39C, respectively. Note that these three sets of hold registers 39A
-39C are binary coded 12-bit registers that can store data in the range of -2048 to +2047. The contents of hold register 39A are then input to coincidence circuit 52A via a 12-bit data line. In addition, the oscillator 40 generates a clock pulse CLK of a constant frequency (5MHz), and the reversible counter 41
is a binary value with counting data in the range of -2048 to +2047
It is a 12-bit reversible counter, and when the UP input is “1” (hereinafter, when the logic level is High level, it is “1” and when it is Low level, it is “0”).The contents of the reversible counter 41 are clock pulses.
It increases every time CLK comes, and the count value is the maximum value +
When the number reaches 2047, the MAX output of the counter 41 becomes "1". This MAX output sets the flip-flop (hereinafter simply referred to as FF) 42, and
Set the "1" side output signal DN to "1" and the "0" side output signal UP to "0". Here, the DN signal puts the reversible counter 41 in the subtraction mode, and the contents of the reversible counter 41 decrease every time the clock pulse CLK comes, and finally, when it reaches the minimum value -2048, the MIN output of the counter 41 becomes "1". . This MIN output resets the FF 42, sets its output UP to "1", and sets the DN signal to "0". In this way, the count contents of the reversible counter 41 are -2048~ as shown in Figure 8a.
The range of +2047 continues to rise and fall at a constant slope over time, and the period is 4096 x 2/5 MHz =
It becomes 1.64ms. Note that the DN signal of the "1" side output of the FF 42 is as shown in FIG. 8b. Further, the contents of reversible counter 41 are inputted to matching circuits 52A-52C via 12-bit data lines. Therefore, the coincidence circuits 52A to 52C match the contents of the hold registers 39A to 39C and the reversible counter 4.
Only when the contents of 1 match, the output is set to “1”. J-K flip-flop FF47A~47
AND circuits 45A to 45C on the J side input of C
When the AND condition is met, FFs 47A to 47C are set and their "1" side outputs are set to "1". In addition, the AND circuits 46A to 46C of the K side input
When the AND condition is satisfied, FFs 47A to 47C are reset and their "0" side outputs are set to "1". Here, data V * a output from the computer 10
is +500 as shown by the straight line 54 in FIG. 8a, the contents of the hold register 39A and the reversible counter 41 match at time A and B in FIG. 8a, and the output of the matching circuit 52A is " It becomes 1”. Since the DN signal is “1” at time A, FF47
A is set, and since the UP signal is "1" at time B, FF47A~ are reset. Thus, the "1" side output of FF47A ~ is as shown in Fig. 8c,
The "0" side outputs change as shown in FIG. 8d. On the other hand, delay circuits 48A to 48C are FF47A
When the "1" side output of ~47C changes to "1", an output signal a1 as shown in FIG. 8e delayed by time D is generated. Moreover, the delay circuits 49A to 49C are
When the "0" side outputs of the FFs 47A to 47C change to "1", an output signal a2 as shown in FIG. 8f delayed by time D is generated. These output signals a1 and a2 are transmitted to a transistor power amplifier 3, which will be explained next.
9 to 41 are driven. As can be seen from FIG. 8, the output signals a1 and a
2 is the content of the hold registers 39A to 39C pulse width modulated, and when V * a is -2048, the output signal a1
is always "0", and as V * a increases from -2048, the period during which the signal a1 is "1" increases, and V * a
When is +2047, the output signal a1 is always "1". Note that when the output signal a1 is "1", the signal a2
is always "0", and when signal a2 is "1", signal a1 is "0". Here, the period (D) in which the signals a1 and a2 are both "0" is determined by the delay circuit 48.
The purpose of making transistor power amplifiers 39 to 4 by A to 48C and 49A to 49C is as follows.
This is to protect transistor No. 1. Therefore, the output signals b1 and b2 of the B action in FIG. It is exactly the same as a1 and 2 are made. This concludes the explanation of the operation of the PWM circuit 38, and next the transistor power amplifiers 39-41 will be explained. As shown in FIG. 6, the phase output a1 of the PWM circuit 38
and a2 are input to a power amplifier 39 having a transistor configuration, and the output of this amplifier 39 becomes the stator voltage V a of the induction machine 5. Similarly, the B-phase outputs b1 and b2 are input to a power amplifier 40, whose output supplies the stator voltage V b , and the C-phase outputs c1 and c2 are input to a power amplifier 41, whose output supplies the stator voltage V c. . Here, a detailed circuit diagram of the power amplifiers 39 to 41 is shown in FIG. 9, but since the power amplifiers 39 to 41 have the same configuration, the power amplifier 3
I will explain only 9. That is, the power amplifier 39 has power transistors 55 and 56 connected in series, both ends of which are connected to the +E (V) and -E (V) terminals of the DC power supply 59, so that the transistors 55 and 56 are turned on and off alternately. Therefore, the stator voltage V a of the induction machine 5 is set to +E (V) or -E (V) . The base drive circuit 57 of the transistor 55 is
When the output signal a1 of the PWM circuit 38 is "1", the transistor 55 is turned on and the voltage V a becomes +E (V) , and when the output signal a1 is "0", the transistor 55 is turned on and the voltage V a is +E (V).
Turn off 5. Similarly, the base drive circuit 58 of the transistor 56 turns on the transistor 56 to set the voltage V a to -EV when the output signal a2 of the PWM 38 is "1", and turns off the transistor 56 when the output signal a2 is "0". Make it. Here, when the signal a1 changes to "0" and the transistor 55 turns from on to off, the transistor 55 does not turn off immediately due to the switching delay of the transistor 55. Therefore signal a1
When changes from “1” to “0”, the signal a immediately
When 2 is changed from "0" to "1", the DC power supply 59 is short-circuited, a large current flows through the transistors 55 and 56, and the transistors are destroyed. Therefore, the signal a1 becomes "0" and the transistor 55
Delay circuits 48A to 4 are installed in the PWM circuit 38 so that the signal a2 becomes "1" after the
It contains 8C and 49A to 49C. In addition, an AC voltage is always applied to the primary side (not shown) of the isolation transformer 67 inside the base drive circuit 57, and the DC power supply voltage floated by the bridge rectifier 66 and the capacitor 68 is applied to both ends of the capacitor 68. occurs in The negative terminal of this power supply is connected to the emitter of the transistor 55, and since the potential V a of the emitter of the transistor 55 alternately changes to ±E (V) , such a floating DC power supply is required. Furthermore, when the output signal a1 of the PWM circuit 38 input to the photocoupler 60 inside the base drive circuit 57 becomes "1", the output terminals 61 and 62 of the photocoupler 60 are turned on, turning off the transistor 65, and the resistor 64 A base current flows from the floating DC power source to the power transistor 55 through the power transistor 55, turning on this transistor and setting the potential of V a to +E. On the other hand, when the signal a1 becomes "0", the output terminals 61 and 62 of the photocoupler 60 are turned off, and the base current of the transistor 65 flows through the resistor 63, turning on the transistor 65 and turning off the power transistor 55. . Note that the base drive circuit 58 also performs the same operation. Now, the data V * a , V output from the computer 10
* b , V * c change with time t as shown in FIG . , V c takes two values of +E and -E as shown in Fig. 10 b, c, and d, and V * a , V * b , and V * c are the triangular waves 53 in Fig. 10 a.
It becomes a pulse width modulated square wave. Here, the average values (DC components) V〓 a , V〓 b , V〓 c of the rectangular wave voltages V a , V b , V c from which the triangular wave carrier frequency harmonic components are removed are V〓 a = E/ 2048・V
* a , V〓 b E/2048・V * b , V〓 c = E/2048・V * c
Therefore, the average values, V〓 a , V〓 b , V〓 c are completely the voltage command values V * a , V *
b
,
Proportional to V * c . Therefore, Fig. 10 b, c, d
When a PWM square wave like this is applied to the stator winding of the induction machine 5, the stator current becomes a smooth current with the harmonic components of the square wave voltage removed due to the reactance of the induction machine 5, which is generated inside the induction machine 5. Magnetic flux is proportional to this smoothed current. From this, Figure 10b,
When PWM rectangular wave voltages c and d are applied to the induction machine 5, if the average value of this rectangular wave voltage is proportional to the voltage command value, it will be equivalent to applying the voltage of equation (26), ( The induction motor is driven by the voltage control equations given by Equations 26) and (27). From the above description, it is clear that even with the configuration shown in FIG. 6, a torque proportional to the data I 2 given by the command torque supply means 9 can be obtained in the induction motor 5. Embodiment 2 (Maximum Voltage Increase Control) In the above-described Embodiment 1, V a , V b , and V c are controlled using the equation (26) above. Therefore, this equation (26) can be rewritten as follows. However, tan δ=l n I 0 + rs I 2 / rs I 0 Also, from FIG. 9, the maximum voltage of V a , V b , and V c cannot be larger than the DC power supply voltage ±E (V) . Therefore, the amplitude value of equation (29)√( s 0 ) 2 +( n 0 + s
I 2 ) 2 is never greater than E. Furthermore, in applications where it is necessary to increase the amplitude value √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 , it is necessary to increase the DC power supply voltage ±E (V) , but this requires the power transistor 55 and 56 with high breakdown voltage are required, which may be difficult to realize. On the other hand, the line voltage applied to the induction motor 5 is V ab =V a −V b , V bc =
V b -V c , V ca =V c -V a are given by the following equation from equation (29). Here, √( s 0 ) 2 + (
Since n I 0 + r s I 2 ) 2 will never be greater than E, the line voltage will never be greater than √3E. That is, in the first embodiment, the maximum value of the line voltage applied to the induction machine 5 is suppressed to √3E. On the other hand, since the power amplifiers 39 to 41 in FIG. 9 can output a maximum line voltage of up to 2E, the first embodiment is
This means that you are losing a ratio of 2 at the maximum voltage.
On the other hand, in this second embodiment, the maximum line voltage is 2E.
It is possible to produce up to In this second embodiment, the voltage control equation is as follows. By the way, this equation (31) is equivalent to adding the same variable V N to the right side of the above equation (26). When controlling using equation (31), the line voltages V ab , V bc , and V ca applied to the induction machine 5 are the same as equation (30), so they are controlled using the principle of the induction machine described above. . In addition, in this Example 2, the amplitude √ of equation (31)
( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 is the highest

【式】まで 許される。しかして(31)式の電圧制御方程式の
変数VNを次のように決める。すなわち、(31)式
の右辺第1項√(s 02+(n 0s 22co
s
(+δ)、√(s 02+(n 0s 22co
s(
+δ−2π/3)、√(s 02+(n 0s
22cos (+δ−4π/3)のいずれもが−E〜+Eの範囲内 ならばVN=0にする。そして、(31)式の上記右
辺第1項のいずれかが−E以下になつた時はその
相の右辺全体が−EになるようにVNを決めると
共に、それが+E以上になつた時にはその相の右
辺全体が+EになるようにVNを決める。 ここにおいて、第11図は(31)式の振幅値√
(rsI02+(lnI0+rsI22
[Formula] is allowed. Therefore, the variable V N of the voltage control equation of equation (31) is determined as follows. In other words, the first term on the right side of equation (31) √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 co
s
(+δ), √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 co
s(
+δ−2π/3), √( s 0 ) 2 +( n 0 + s
2 ) If both of 2 cos (+δ-4π/3) are within the range of -E to +E, set V N =0. Then, when any of the first terms on the right side of equation (31) becomes less than -E, V N is determined so that the entire right side of that phase becomes -E, and when it becomes more than +E, V N is determined so that the entire right side of that phase becomes -E. Decide V N so that the entire right side of the phase becomes +E. Here, Fig. 11 shows the amplitude value of equation (31) √
( rs I 0 ) 2 + (l n I 0 + r s I 2 ) 2 is

【式】の時、VN がどのように変化するかを説明する図であり、同
図aの点線は(31)式の右辺第1項を示す。+
δ=0〜π/6では、(31)式のVaの右辺第1項
√(s 02+(n 0s 22cos(+δ)
は+
E以上であるのでVa=+EになるようにVNを決
め、+δ=π/6〜π/2では、Vcの右辺第
1項√(s 02+(n 0s 22cos(+
δ−
4π/3)が、−E以下になるのでVc=−Eになるよ うにVNを決める。以下同様に第11図bのよう
にVNが決められ、(31)式のVa、Vb、Vcは第
11図aの実線のように+δに共に変化するこ
とになる。第11図aより線間電圧Vab、Vbc
caの最大値は2Eまで許されることがわかる。次
にこの実施例2の具体的構成を第12図に示して
説明する。 この実施例2は第6図のブロツク10以外は実
施例1の構成と同一である。この実施例2では計
算機は一点破線で囲まれたブロツク69の処理を
行なう。ブロツク69中のブロツク10は第6図
の実施例1のブロツク10の処理と全く同様であ
る。しかして、計算機69はプログラム制御ユニ
ツト50がステツプ1からステツプ7までの処理
を実施例1の場合と全く同じように実行し、
(31)式のVa−VN、Vb−VN、Vc−VNを計算
する。ここにおいて、プログラム制御ユニツト5
0はステツプ1〜ステツプ7までのプログラムを
実行した後、ステツプ8のプログラムを実行し、
ステツプ7で求めたVa−VN、Vb−VN、Vc
Nに係数器32,33,34で一定係数2048/
Eを各々乗じ、データV 、V 、V を作る。
ところで、実施例1では(26)式で求まるVa
b、Vcの値の許される範囲は−E〜+Eであつ
たが、実施例2では(31)式のVa−VN、Vb
N、Vc−VN
This is a diagram illustrating how V N changes when [Equation] is satisfied, and the dotted line in a of the figure indicates the first term on the right side of Equation (31). +
When δ=0 to π/6, the first term on the right side of V a in equation (31) √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 cos(+δ)
Ha+
Since it is greater than E, V N is determined so that V a = +E, and when +δ = π/6 to π/2, the first term on the right side of V c is √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 cos(+
δ−
4π/3) is less than -E, so V N is determined so that V c = -E. Thereafter, V N is similarly determined as shown in FIG. 11b, and V a , V b , and V c in equation (31) change together to +δ as shown by the solid line in FIG. 11 a. From Figure 11a, the line voltages V ab , V bc ,
It can be seen that the maximum value of V ca is allowed up to 2E. Next, the specific configuration of this second embodiment will be explained with reference to FIG. 12. This second embodiment has the same structure as the first embodiment except for block 10 in FIG. In this second embodiment, the computer processes a block 69 surrounded by a dotted line. Block 10 in block 69 is completely similar to the processing of block 10 in the first embodiment of FIG. Thus, the computer 69 allows the program control unit 50 to execute the processes from step 1 to step 7 in exactly the same way as in the first embodiment.
Calculate V a −V N , V b −V N , and V c −V N in equation (31). Here, the program control unit 5
0 executes the program from step 1 to step 7, then executes the program from step 8,
V a -V N , V b -V N , V c - obtained in step 7
A constant coefficient 2048/
Multiply each by E to create data V * a , V * b , and V * c .
By the way, in Example 1, V a determined by equation (26),
The permissible range of values of V b and V c was -E to +E, but in Example 2, V a -V N and V b - of equation (31)
V N , V c −V N is

【式】の範囲まで許 されるので、第12図のV 、V 、V
Since the range of [Formula] is allowed, V * a , V * b , V * c in Fig. 12 are

【式】の範囲の値をとること になる。次に、プログラム制御ユニツト50はス
テツプ9のプログラムを実行し、最小値選択器7
0はデータV 、V 、V の内の最小値をMIN
として出力し、この最小値MINは減算器72で一
定値−2048より差し引かれ、(−2048−MIN)な
るデータが折線関数発生器74に入力される。こ
こに、折線関数発生器74は入力が負の時、その
出力VN1は“0”、入力が正の時に出力は入力に
等しくなる関数発生器である。したがつて、最小
値MINが−2048より小さい時、VN1=−2048−
MIN、最小値MINが−2048より大きい時はVN1
0となる。 次に、ステツプ10のプログラムが実行され、最
大値選択器71はデータV 、V 、V の内の
最大値をMAXとして出力する。この最大値MAX
は減算器73で一定値+2047より差し引かれ(+
2047−MAX)なるデータが折線関数発生器75
に入力される。ここに折線関数発生器75は入力
が正の時、その出力VN2は“0”、入力が負の時
に出力VN2は入力に等しくなる関数発生器であ
る。したがつて、最大値MAXが+2047以上の
時、VN2=2047−MAX、+2047以下の時、VN2
0となる。ところで、(31)式で計算されるVa
N、Vb−VN、Vc−VN
It will take a value within the range of [Formula]. Next, the program control unit 50 executes the program in step 9, and the minimum value selector 7
0 is the minimum value of data V * a , V * b , V * c
This minimum value MIN is subtracted from the constant value -2048 by the subtracter 72, and data (-2048-MIN) is input to the line function generator 74. Here, the linear function generator 74 is a function generator whose output V N1 is "0" when the input is negative, and whose output is equal to the input when the input is positive. Therefore, when the minimum value MIN is less than -2048, V N1 = -2048-
MIN, when the minimum value MIN is greater than -2048, V N1 =
It becomes 0. Next, the program in step 10 is executed, and the maximum value selector 71 outputs the maximum value among the data V * a , V * b , and V * c as MAX. This maximum value MAX
is subtracted from the constant value +2047 by the subtracter 73 (+
2047−MAX) is generated by the line function generator 75.
is input. Here, the linear function generator 75 is a function generator whose output V N2 is "0" when the input is positive, and whose output V N2 is equal to the input when the input is negative. Therefore, when the maximum value MAX is +2047 or more, V N2 = 2047 - MAX, and when it is less than +2047, V N2 =
It becomes 0. By the way, V a − calculated by equation (31)
V N , V b -V N , V c -V N

【式】の 範囲にある限り最小値MINが−2048より小さく、
しかも最大値MAXが+2047以上になることはあ
り得ない。したがつて、データVN1とVN2の内い
ずれかは必らず0になつている。 次に、ステツプ11のプログラムが実行され、加
算器76でデータVN1とVN2が加算されてデータ
となる。このデータV はステツプ8のプロ
グラムで得られたデータV 、V 、V に加算
器77,78,79で各々加算されてデータVa
′、Vb′、Vc′なり、これらのデータが計算機6
9よりPWM回路38内にある3組の12ビツトの
ホールドレジスタに各々書込まれる。今、V
、V の中いずれかが−2048より小さいか又
は+2047より大きい時、そのデータにデータV
を加えた値を−2048又は+2047にするようにデー
タV が決められるので、データVa′、Vb′、Vc
′は常に−2048から+2047までの範囲に納まり、
PWM回路38内にある3組のホールドレジスタ
A,B,Cは12ビツトで良いことになる。よつ
て、この実施例2にも上述実施例1の構成要素と
同一のPWM回路38と電力増幅器39〜41と
が使用され得るのである。 実施例 3 (磁束変化トルク制御) 上述の実施例2の最大電圧増加制御では電圧振
幅値√(s 02+(n 0s 22は最大
As long as it is within the range of [formula], the minimum value MIN is less than -2048,
Furthermore, the maximum value MAX cannot exceed +2047. Therefore, one of the data V N1 and V N2 is always 0. Next, the program in step 11 is executed, and the adder 76 adds the data V N1 and V N2 to obtain data V * N . This data V * N is added to the data V * a , V * b , and V * c obtained by the program in step 8 by adders 77, 78, and 79, respectively, to create data V a
', V b ', V c ', and these data are input to the computer 6.
9 to three sets of 12-bit hold registers in the PWM circuit 38. Now, V * a ,
When either of V * b or V * c is smaller than -2048 or larger than +2047, the data V * N is added to that data.
Since the data V * N is determined so that the value added is -2048 or +2047, the data V a ′, V b ′, V c
′ is always in the range from −2048 to +2047,
The three sets of hold registers A, B, and C in the PWM circuit 38 can be 12 bits. Therefore, the same PWM circuit 38 and power amplifiers 39 to 41 as the components of the first embodiment described above can be used in this second embodiment as well. Example 3 (Magnetic flux change torque control) In the maximum voltage increase control of Example 2 described above, the voltage amplitude value √ ( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2 is the maximum

【式】まで許され、電圧Eは第9図の電力増幅 器内のパワートランジスタの耐圧の点から制限が
あることを述べた。一方、モータ回転数θ〓が高く
なければならないような応用では磁束角速度〓も
大きくなり、振幅値√(s 02+(n 0s
I22
It has already been mentioned that the voltage E is allowed up to [Equation] and there is a limit to the voltage E due to the withstand voltage of the power transistor in the power amplifier shown in FIG. On the other hand, in applications where the motor rotation speed θ〓 must be high, the magnetic flux angular velocity〓 also becomes large, and the amplitude value √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s
I 2 ) 2 is

【式】以上必要な場合が生ずる。このよ うに〓が大きな場合、実施例2では上記振幅値を
[Formula] There are cases where the above is necessary. When 〓 is large like this, in Example 2, the above amplitude value is

【式】以下にするためには磁束電流I0を小さく すれば良いが、この場合、(17)式から分るよう
に出力トルクTeが同じロータ電流I2に対して減
少する不都合を生ずる。 よつて、この実施例3では上述の欠点を解消す
るために、モータ回転数θ〓が一定値(ベース速
度)θ〓B以下では励磁電流I0を一定値(定格値)
0Bにし、θ〓B以上では励磁電流I0を減少させて
常に振幅値√(s 02+(n 0s 22
[Formula] In order to achieve the following, the magnetic flux current I 0 can be made smaller, but in this case, as can be seen from equation (17), the output torque T e decreases for the same rotor current I 2 , causing the inconvenience. . Therefore, in this third embodiment, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, when the motor rotation speed θ is a constant value (base speed) θ or less , the exciting current I 0 is set to a constant value (rated value).
I 0B , and when θ〓 B or more, the excitation current I 0 is decreased and the amplitude value is always √( s 0 ) 2 + ( n 0 + s 2 ) 2.

【式】以下になるようにすることにより、誘導 電動機の定格をフルに使い得る方法を提供する。 この実施例3では励磁電流I0が変化するので、
(25)式に変数UNを加えた下記の電圧方程式を用
いる。 また、(32)式は次のように書き直せる。 ただし、
[Formula] A method is provided in which the rating of the induction motor can be fully utilized by making the following equation. In this embodiment 3, the excitation current I 0 changes, so
The following voltage equation is used by adding the variable U N to equation (25). Also, equation (32) can be rewritten as follows. however,

【式】 前述したように(34)式の右辺第1項の振幅値 は、電力増幅器の制限から[Formula] As mentioned above, the amplitude value of the first term on the right side of equation (34) is due to power amplifier limitations.

【式】以上にはでき ない。すなわち、〔rsI0+(ln+lr/r)d
/dt〕 +〔lnI0〓+rsI224/3E2が成立しなければ
なら ない。 今、サンプリング周期T=1/1000(sec)とし
、 電流I0の1サンプリング時間前の値をI とする
と 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T(I0−I
+〔lnI0〓+rsI224/3E2 ……(A) が成立しなければならない。(33)式の〓=θ〓+
/l/Iをこの(A)式に代入して 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T(I0−I
+〔lnI0θ〓+(l/lr+rs)I224/
3E2……(35) が求まる。しかして、実施例3ではこの(35)式
を満足させるために、モータ回転数θ〓の絶対値|
θ〓|がベース速度θ〓B以上では次式が成立するよ
うに、励磁電流I0を制御する。 (rsI02+〔lnI0|θ〓|+(l/lr +rs)I2n=4/3E2−α ……(36) この(36)式においてI0は常に正しい値、|θ〓
|はθ〓の絶対値、I2nはロータ電流I2のとり得る
最大値(|I2|I2n)である。また、αは一
定値で、しかも|θ〓|>θ〓Bの範囲におけるいか
なる励磁電流変化の絶対値|I0−I |に対して
も、次式が成立する値のうち最小値の値を選ぶよ
うにする。 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T|I0−I
|〕 −rsI02<α ……(37) (36)式及び(37)式が成立すれば、(35)式
の条件は満足されることになる。 何故ならば、(36)式を(37)式に代入すれば 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T|I0−I
|〕 +〔lnI0|θ〓|+(l/lr+rs)I2n
<4/3E2 ……(38) となり、次の条件が常に成立する。 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T(I0−I
)〕 〔rsI0+(ln+lr/r)1/T|I0−I
|〕… …(39) 〔lnI0θ〓+(l/lr+rs)I2n 〔lnI0|θ〓|+(l/lr+rs)I2n
…… (40) これら(38)、(39)、(40)式より上記(35)式
が成立する。 また(37)式のαの値であるが、前記(36)
式よりαが小さいほど電力増幅器の制限一杯の
電圧
It cannot be more than [expression]. That is, [r s I 0 + (l n +l r r s /r r )d
I 0 /dt] 2 + [l n I 0 〓+ rs I 2 ] 2 4/3E 2 must hold true. Now, if the sampling period T = 1/1000 (sec) and the value of current I 0 one sampling time before is I * 0 , then [r s I 0 + (l n + l r r s /r r )1/T (I 0 −I * 0
] 2 + [l n I 0 〓+ rs I 2 ] 2 4/3E 2 ...(A) must hold. (33) 〓=θ〓+
Substituting r r /l r I 2 /I 0 into this equation (A), [ rs I 0 + (l n + l r r s / r r )1/T (I 0 - I * 0
] 2 + [l n I 0 θ〓 + (l n /l r r r + r s ) I 2 ] 2 4/
3E 2 ...(35) is found. Therefore, in the third embodiment, in order to satisfy this equation (35), the absolute value of the motor rotation speed θ〓 |
When θ〓| is greater than or equal to the base speed θ〓 B , the excitation current I 0 is controlled so that the following equation holds. ( rs I 0 ) 2 + [l n I 0 | θ〓 | + (l n /l r r r + r s ) I 2n ] 2 = 4/3E 2 −α 2 ... (36) This (36) In the formula, I 0 is always the correct value, |θ〓
| is the absolute value of θ〓, and I 2n is the maximum value that the rotor current I 2 can take (|I 2 |I 2n ). Furthermore, α 2 is a constant value, and for any absolute value of excitation current change |I 0 −I * 0 | in the range of |θ〓|>θ〓 B , it is the minimum value among the values that satisfy the following formula. Let them choose the value of the value. [r s I 0 + (l n +l r rs /r r )1/T | I 0 −I * 0
|] 2 −r s I 0 ) 22 (37) If formulas (36) and (37) are satisfied, the condition of formula (35) is satisfied. This is because by substituting equation (36) into equation (37), [r s I 0 + (l n +l r r s / r r )1/T | I 0 − I * 0
|] 2 + [l n I 0 | θ〓 | + (l n /l r r r + r s ) I 2n ]
2
<4/3E 2 ...(38) Therefore, the following condition always holds true. [r s I 0 + (l n +l r rs /r r )1/T(I 0 −I * 0
)] 2 [ rs I 0 + (l n +l r r s /r r )1/T | I 0 −I
*
0 |] 2 … …(39) [l n I 0 θ〓+(l n /l r r r +r s )I 2n ] 2 [l n I 0 |θ〓|+(l n /l r r r + r s ) I 2n ]
2
... (40) From these equations (38), (39), and (40), the above equation (35) is established. Also, the value of α 2 in equation (37) is
From the formula, the smaller α2 is, the more the voltage is at the limit of the power amplifier.

【式】を誘導電動機に加えることができる ので効率が良い。そのためには(37)式より|I0
−I |の値が小さいほど良いことがわかる。一
方、電流I0は常に(36)式を満足するように制御
されるので、|I0−I |はモータ速度の変化率
d|θ|/dtの関数となり、その関数は次のようにし
て 求められる。すなち、(36)式の両辺を時間tで
微分すれば となり、この式に
It is efficient because [formula] can be added to the induction motor. To that end, from equation (37) |I 0
It can be seen that the smaller the value of -I * 0 |, the better. On the other hand, since the current I 0 is always controlled to satisfy equation (36), |I 0 −I * 0 | becomes a function of the rate of change in motor speed d|θ|/dt, and the function is It can be found in this way. That is, if we differentiate both sides of equation (36) with respect to time t, we get So, in this formula

【式】を代入すれば となる。故にd|θ|/dtの絶対値は、 である。 今、一例として、3.7(kW)−200(V)−14.6(A)
2極三相標準誘導電動機に下記(42)式の定数を
入れて、加速度|d|θ|/dt|の制限値を計算して
み る。 さらに、この例ではαとしてα=10(V)に選ん
でみる。しかして、(36)式にI0=I0B=7.4(A)
代入すると|θ〓|=337(rad/sec)(=3220r.p.m
が得られるので、ベース速度θ〓B〕=337(rad/
sec)にすれば良い。 ここで、次式がいかなる場合においても成立す
れば、前記(37)式は常に成立する。 この(B)式の右辺はα=10(V)と一定の場合、正
の値をとる励磁電流I0が大きいほど小さくなる。
故に、右辺の最小値はI0=I0Bのときであり、 ならば(37)式は常に成立する。また、(41)式
の右辺の係数は、(36)式より であり、この(C)式の右辺第1項
If you substitute [formula] becomes. Therefore, the absolute value of d|θ|/dt is It is. Now, as an example, let's take a 3.7 (kW) -200 (V) -14.6 (A) two-pole three-phase standard induction motor and enter the constant of equation (42) below to limit the acceleration |d|θ|/dt| Let's calculate the value. Furthermore, in this example, let's choose α=10 (V) as α. Therefore, by substituting I 0 = I 0B = 7.4 (A) into equation (36), |θ〓|=337 (rad/sec) (=3220 r . p . m
is obtained, so the base speed θ〓 B 〕=337(rad/
sec). Here, if the following formula holds true in any case, the above-mentioned formula (37) always holds true. When the right side of this equation (B) is constant α=10 (V) , the larger the positive value of the exciting current I 0 is, the smaller it becomes.
Therefore, the minimum value on the right side is when I 0 = I 0B , Then, equation (37) always holds true. Also, the coefficient on the right side of equation (41) is given by equation (36). , and the first term on the right side of equation (C) is

【式】はI0=0のとき最小値 を、右辺第2項|θ|/Iは|θ〓|>θ〓Bの範囲
では| θ〓|=θ〓B、I0=I0Bのとき最小置
[Formula] is the minimum value when I 0 = 0 The second term on the right side |θ|/I 0 is |θ〓|=θ〓 B in the range of |θ〓|>θ〓 B , and when I 0 = I 0B , the minimum position is

【式】をそれぞれと る。故に、常に次の(44)式が成立する。 今、(41)式の加速度|d|θ|/dt|を |d|θ|/dt|=45.555×70.64=3218(rad/ sec2)(=30729r.p.m/sec)にすれば、(41)式
より が得られ、この(D)式と(44)式より|I−I〓|/
T< 70.64(A/sec)となるので、(43)式が常に成
立する。 つまり、加速度|d|θ|/dt|が3218(rad/sec
2) 以下ならば、いかなる場合にも|I−I〓|/Tは70
.64 (A/sec)以下となり(43)式が成立し、したが
つて(37)式も成立し、(36)式のαをα=10(V)
にすることができる。一般の応用では加速度が
3218(rad/sec)(=30729r.p.m/sec)以上に
なるようなことは殆んど有り得ないので、誘導機
の定数が(42)式のとき、この実施例3で十分誘
導機の定格をフルに発揮することができる。 さて、上述のようにして適当なαが決められる
と、この実施例3ではモータ回転数|θ〓|が先ず
検出され、その|θ〓|がベース速度θ〓B以下の時
に励磁電流I0を一定値I0Bにし、|θ〓|がθ〓B
上の時に(36)式に従つて電流I0を決定する。前
記(42)式の定数の時、(36)式の左辺第1項
(rsI02はI0=I0B=7.4Aの時に最大となり、こ
の最大値は(0.368×7.4)2=7.4であるが、この値
は(36)式の右辺4/3E2−α=4/3×1412−102
= 26408に比べ非常に小さいので、前述のような定
数の時に(36)式の左辺第1項(rsI02は無視し
て(36)式は次のように簡単化できる。 しかし、rsが大きくなるような応用(たとえ
ば誘導機の一次側と電力増幅器間に直列抵抗を挿
入して、〓=0付近における励磁電流I0を電圧に
よりスムーズに制御しようとするような応用)で
は、(36)式より正確に電流I0を求めなければな
らない。 ここで、(36)式より回転数|θ〓|に対する電
流I0を求める式を誘導すると (rs +ln |θ〓|)I0 2+2ln(l/lr +rs)I2n|θ〓|I0+(l/lr+rs2I2
n
2 +α−4/3E2=0 ……(46)′ であるから となる。しかして、この実施例では(46)式中の
Take each [formula]. Therefore, the following equation (44) always holds true. Now, if we set the acceleration |d|θ|/dt| in equation (41) to |d|θ|/dt|=45.555×70.64=3218 (rad/sec 2 ) (=30729r.pm/sec), we get ( 41) From equation is obtained, and from this equation (D) and equation (44), |I 0 -I〓|/
Since T<70.64 (A/sec), equation (43) always holds true. In other words, the acceleration |d|θ|/dt| is 3218 (rad/sec
2 ) If the following, then in any case |I 0 - I〓|/T is 70
.64 (A/sec) or less, equation (43) holds, and therefore equation (37) also holds, and α in equation (36) is set to α=10 (V).
It can be done. In general applications, the acceleration
It is almost impossible for the constant to exceed 3218 (rad/sec) (=30729 r.pm/sec), so when the constant of the induction machine is expressed by equation (42), this Example 3 is sufficient to satisfy the rating of the induction machine. can be fully demonstrated. Now, when an appropriate α is determined as described above, in the third embodiment, the motor rotation speed |θ〓| is first detected, and when the |θ〓| is less than the base speed θ〓 B , the exciting current I 0 is set to a constant value I0B , and when |θ〓| is greater than θ〓B , the current I0 is determined according to equation (36). When the above equation (42) is a constant, the first term ( rs I 0 ) 2 on the left side of equation (36) becomes maximum when I 0 = I 0B = 7.4A, and this maximum value is (0.368×7.4) 2 = 7.4, but this value is the right side of equation (36) 4/3E 2 −α 2 = 4/3×141 2 −10 2
= 26408, so when it is a constant as described above, the first term (r s I 0 ) 2 on the left side of equation (36) can be ignored and equation (36) can be simplified as follows. However, applications where r s becomes large (for example, applications where a series resistor is inserted between the primary side of an induction machine and a power amplifier to smoothly control the excitation current I 0 near 〓 = 0 by voltage) ), the current I 0 must be determined accurately from equation (36). Here, if we derive a formula for calculating the current I 0 for the rotation speed |θ〓| from formula (36), we get (r s 2 +l n 2 |θ〓| 2 )I 0 2 +2l n (l n /l r r r +r s ) I 2n | θ〓 | I 0 + (l n /l r r r + r s ) 2 I 2
Since n 2 + α 2 −4/3E 2 = 0 ……(46)′ becomes. Therefore, in this example, in equation (46),

【式】が正になるようにE、 I2n、αを選ぶので、(46)式で求まる電流I0
必らず実数で求められる。 なお、第13図の曲線80は前述(42)式の定
数の時、(46)式よりモータ回転数|θ〓|と励磁
電流I0との関係を求めたものである。この曲線8
0は(45)式を反比例させた関係にほとんど等し
いことがわかる。 この実施例3でもサンプル時点T=1/1000秒毎
に発生するサンプルパルスSPが入力される毎に
プログラム制御ユニツト100は、次い述べるス
テツプ1からステツプ14までのプログラムを順次
実行する。 すなわち、ステツプ1のプログラムを実行する
と計算機81は可逆カウンタ7の内容(8192/2π
θ) と読込み、このデータ8192/2πθに係数器107
で係 数2π/8192を乗じてデータθを形成する。 次に、ステツプ2のプログラムが実行され、上
記データθが微分器108で微分されてデータθ〓
が得られる。 次に、ステツプ3のプログラムが実行され、絶
対値器109によりθ〓の絶対値|θ〓|が得られる
ので、この|θ〓|よりI0計算機110によりI0
求める。このI0計算機11は前述の(46)式に従
つて|θ〓|よりI0を求め、このI0が一定値I0B
下ならば(46)式で求まつたI0をそのままI0計算
機110の出力データI0とし、I0が一定値I0B
上のときは一定値I0BをI0計算機110の出力デ
ータI0とする。 次に、ステツプ4のプログラムが実行され、指
令電流データ供給手段51よりデイジタルデータ
I2′を読込み、リミツタ106によデータI2′をリ
ミツト値±I2nに制限したロータ電流データI2
形する。こゝで、スミツト値I2nは(36)式中の
定数I2nに対応するものである。 次に、ステツプ5のプログラムが実行され、割
算器111がステツプ4で求めた電流I2をステツ
プ3で求めた電流I0で割りデータI2/I0を求め
る。このデータI2/I0に係数器112で係数r/l
を 乗じてデータr/l/Iを形成する。 次に、ステツプ6のプログラムが実行され、ス
テツプ5で求めたデータr/l/Iが積分器
113で積 分されてデータ−θが得られる。すなわち、前
述の(20)式の−θ=∫r/l/Idtが計
算される。 このデータ−θは加算器85によつてステツプ
1で得られたデータθと加算されたデータを形
成する。このは電圧方程式(32)式の磁束角度
に相当する。 次にステツプ7のプログラムが実行され、三角
関数発生器99はステツプ6で求めた磁束角度
より三角関数値cos、sin、cos(−2π/3)、 sin(−2π/3)を計算する。 次にステツプ8のプログラムが実行され、ステ
ツプ3で求めたデータI0が微分器114で微分さ
れてデータdI/dtが得られる。ところで微分器1
1 4の出力データdI/dtを計算するにはI0の1サン
プ リング時間前の値をI とした場合、dI/dt= I−I〓/Tで計算すれば良い。このデータdI
dtに係数 器117で係数(ln+lr/r)を乗じてデータ (ln+lr/r)dI/dtを形成する。 次にステツプ9のプログラムが実行され、ステ
ツプ3で求めたデータI0に係数器118の係数r
sを乗じてデータrsI0を作り、このデータとステ
ツプ8で求めたデータ(ln+lr/r)dI
dtが加算器 87で加算されてデータrsI0+(ln+lr/r
)dI/dt を作る。この値は電圧方定式(32)式の右辺第1
項のcos関数の振幅値に対応する。 次にステツプ10のプログラムが実行され、ステ
ツプ2で得たθ〓とステツプ5で求めたデータr/l
/I が加算器86で加算されてデータ〓が得られる。
すなわち前述の(33)式の〓=θ〓+r/l
/Iが計算さ れる。 この〓とステツプ3で得たデータI0とが乗算器
101で乗算されてデータI0〓が作られる。この
I0〓に係数器115で係数lnを乗じてデータln
I0〓が得られる。 次にステツプ11のプログラムが実行され、ステ
ツプ4で得たデータI2に係数器116で係数rs
を乗じてデータrsI2を作り、このデータとステ
ツプ10で求めたデータlnI0〓が加算されてデー
タlnI0〓+rsI2を作る。この値は電圧方程式
(32)式の右辺第2項のsin関数の振幅値である。 次にステツプ12のプログラムが実行され、ステ
ツプ7で求めたcos、sin、cos(−2π/3)、 sin(−2π/3)と、前記ステツプ9で求めたrsI0 +(ln+ls/r)dI/dtと、ステツプ11
で求めたlnI0 〓+rsI2とより、(32)式のVa−VN、Vb−VN
を乗算器102,103,104,105と引算
器80,90とによつて以下の計算処理で求め
る。 次にステツプ13のプログラムが実行されて、ス
テツプ12で求めたVa−VN、Vb−VNに係数器1
19,120で一定係数2048/Eを各々乗じデータ
、V が作られる。又、データV 、V

算器91で両データ共に減算されてV =−(V
、V )が求まる。この実施例3では(32)式
のVa−VN、Vb−VN、Vc−VNの振幅 は常に
Since E, I 2n and α are selected so that [Equation] is positive, the current I 0 obtained by Equation (46) is always obtained as a real number. Note that the curve 80 in FIG. 13 is the relationship between the motor rotational speed |θ〓| and the exciting current I 0 obtained from the equation (46) when the above-mentioned equation (42) is a constant. This curve 8
It can be seen that 0 is almost equal to the inversely proportional relationship of equation (45). In this third embodiment as well, the program control unit 100 sequentially executes the program from step 1 to step 14, which will be described below, every time the sample pulse SP, which occurs every sampling time T=1/1000 seconds, is input. That is, when the program in step 1 is executed, the computer 81 calculates the contents of the reversible counter 7 (8192/2π
θ) and apply the coefficient multiplier 107 to this data 8192/2πθ.
is multiplied by a coefficient 2π/8192 to form data θ. Next, the program in step 2 is executed, and the above data θ is differentiated by the differentiator 108, and the data θ
is obtained. Next, the program in step 3 is executed, and the absolute value |θ| of θ is obtained by the absolute value unit 109, and I 0 is calculated from this |θ| by the I 0 calculator 110. This I 0 calculator 11 calculates I 0 from |θ〓| according to the above-mentioned equation (46), and if this I 0 is less than a constant value I 0B , I 0 calculated by equation (46) is directly used as I 0 The output data I 0 of the calculator 110 is set as I 0 , and when I 0 is greater than or equal to the constant value I 0B , the constant value I 0B is set as the output data I 0 of the calculator 110 . Next, the program in step 4 is executed, and the command current data supply means 51 receives digital data.
I 2 ' is read and the limiter 106 limits the data I 2 ' to a limit value ±I 2n to form rotor current data I 2 . Here, the Smit value I 2n corresponds to the constant I 2n in equation (36). Next, the program in step 5 is executed, and the divider 111 divides the current I 2 obtained in step 4 by the current I 0 obtained in step 3 to obtain data I 2 /I 0 . The coefficient unit 112 converts this data I 2 /I 0 into a coefficient r r /l r
to form data r r /l r I 2 /I 0 . Next, the program in step 6 is executed, and the data r r /l r I 2 /I 0 obtained in step 5 are integrated by the integrator 113 to obtain data -θ. That is, −θ=∫r r /l r I 2 /I 0 dt in the above-mentioned equation (20) is calculated. This data -.theta. is added by an adder 85 to the data .theta. obtained in step 1 to form data. This corresponds to the magnetic flux angle in the voltage equation (32). Next, the program in step 7 is executed, and the trigonometric function generator 99 calculates trigonometric function values cos, sin, cos (-2π/3), and sin (-2π/3) from the magnetic flux angle determined in step 6. Next, the program in step 8 is executed, and the data I 0 obtained in step 3 is differentiated by the differentiator 114 to obtain data dI 0 /dt. By the way, differentiator 1
In order to calculate the output data dI 0 /dt of 14, if the value of I 0 one sampling time before is I * 0 , it is sufficient to calculate dI 0 /dt=I 0 -I〓/T. This data dI 0 /
dt is multiplied by a coefficient (l n +l r r s /r r ) in a coefficient unit 117 to form data (l n +l r r s /r r )dI 0 /dt. Next, the program in step 9 is executed, and the coefficient r of the coefficient unit 118 is added to the data I 0 obtained in step 3.
Multiply by s to create data r s I 0 and combine this data with the data obtained in step 8 (l n +l r r s /r r )dI 0 /
dt is added by the adder 87 and the data r s I 0 +(l n +l r r s /r s
)dI 0 /dt. This value is the first value on the right side of voltage formula (32).
corresponds to the amplitude value of the cos function of the term. Next, the program in step 10 is executed, and the θ〓 obtained in step 2 and the data r r /l obtained in step 5 are
r I 2 /I 0 are added by an adder 86 to obtain data 〓.
That is, 〓=θ〓+r r /l r I 2 in the above equation (33)
/I 0 is calculated. This 〓 and the data I 0 obtained in step 3 are multiplied by a multiplier 101 to produce data I 0 〓. this
I 0 〓 is multiplied by the coefficient l n in the coefficient unit 115 to obtain the data l n
I 0 〓 is obtained. Next, the program in step 11 is executed, and the coefficient r s is added to the data I 2 obtained in step 4 using the coefficient unit 116.
is multiplied to create data r s I 2 , and this data and the data l n I 0 〓 obtained in step 10 are added to create data l n I 0 〓 + r s I 2 . This value is the amplitude value of the sine function of the second term on the right side of voltage equation (32). Next, the program in step 12 is executed, and cos, sin, cos (-2π/3), sin (-2π/3) obtained in step 7 and r s I 0 + (l n +l s r s /r r )dI 0 /dt and step 11
From l n I 0 〓 + r s I 2 found in equation (32), V a −V N , V b −V N
is obtained by the following calculation process using multipliers 102, 103, 104, 105 and subtracters 80, 90. Next, the program in step 13 is executed, and the coefficient multiplier 1 is applied to V a -V N and V b -V N obtained in step 12.
19 and 120 by a constant coefficient 2048/E, respectively, to create data V * a and V * b . Further, the data V * a and V * b are subtracted together by the adder 91, and V * c =-(V
* a , V * b ) are found. In this Example 3, the amplitudes of V a -V N , V b -V N , and V c -V N in equation (32) is always

【式】以下に納まるので、これらのデー タV 、V 、V [Formula] These data V * a , V * b , V * c are

【式】 の範囲の値をとる。 次にステツプ14のプログラムが実行され、実施
例2で説明したのと全く同様に処理されて、計算
機81の出力データVa′、Vb′、Vc′が計算され
る。実施例2で説明した如く、これらのデータV
a′、Vb′、Vc′は常に−2048〜+2047までの範囲
に納まり、実施例1のPWM回路38内にある3
組の12ビツトのホールドレジスタ39A,39
B,39Cへ各々書込まれる。 以上で第14図の計算機81が(32)式の電圧
方程式の電圧値を計算する過程を説明した。 実施例 4 (速度制御) 前述の実施例1及び2においてては励磁電流I0
を一定にしているので、誘導機の出力トルクTe
は前記(17)式より明らかなように指令トルクデ
ータI2に完全に比例する。かくして実施例1及び
2のトルク制御装置を速度制御装置に応用する
と、制御系が線形の自動制御理論にのり、設計者
の意図する通りの速応性の良い速度制御系が実現
できる。しかして、第15図は速度制御装置の実
施例の構成図である。この実施例4でもブロツク
128の計算機処理の部分と指令速度データ供給
手段129以外は第6図の構成と同じであるので
その説明は省略する。サンプル時点T=1/1000秒
毎 に発生するサンプルパルスSPが、計算機128
に来る毎にプログラム制御ユニツト141は次に
述べるステツプ1からステツプ3までのプログラ
ムを順次実行する。 まず、ステツプ1のプログラムを実行すると、
計算機128は可逆カウンタ7の内容〔8192/2π
θ〕 を読込む。このデータは微分器132で微分され
て速度データ8192/2πθ〓が得られる。微分器1
32の 出力データ8192/2πθ〓を計算するには可逆カウ
ンタ7 のサンプリング時間前の内容を〔8192/2πθ〕*
と し、今回のサンプリング時間のそれを8192/2πθ
とす れば、基本的には 8192/2πθ〓=1/T{〔8192/2πθ〕−
〔8192/2πθ〕*}……(48) で計算すれば良い。しかしながら、可逆カウンタ
7は2進13ビツトの容量しか持たないので、その
内容〔8192/2πθ〕は0〜8191のいずれかの値し
か持 たない。すなわち、モータが正回転し、θが0よ
り増加して行くと、カウンタ7の内容は0より増
加して行き、θ=2π(rad)(モータ1回転)よ
り少し小さいところでカウンタの内容は8191にな
り、θ=2π(rad)(モータ1回転)でカウンタ
の内容は再び0になり、θ=2π(rad)よりθが
増加するとカウンタの内容は再び0より増加して
行く。すなわち、このカウンタ7の内容はモータ
回転角度θの1回転以内をデイジタル量で表わす
が2回転以上では1回転目と同じ内容になつてい
る。したがつて、前記(47)式の計算においては
そのまま計算したのでは正確な計算結果が得られ
ない場合が生ずる。例えば、1サンプリング時間
前のθの位置が2π/8192(8000)radで今回のサ
ンプ リング時間のθの位置が2π/8192(8200)radで
あつ たとすれば、前回のカウンタの内容は〔8192/2π
θ〕* =8000で、今回のカウンタの内容は〔8192/2π
θ〕 =8200−8192=8になつている。これを(47)式
に入れて計算すれば8192/2πθ〓=1/T〔8−
8000〕とな り、θは正方向に増加しているにもかゝわらず、
速度8192/2πθ〓は負の結果が得られる不都合を
生ず る。今、T=1/1000秒間のθの最大変化が±π(r
ad
) 以下であるとすれば、(47)式の計算において
{ }内の計算値〔8192/2πθ〕−〔8192/
2πθ〕*が−4096 〜+4095の範囲をとればそれは正しい答であり、
それ以外では間違つている。そこで、上記不都合
を取り除くため速度データ8192/2πθ〓の計算は
、次式 のようにして求めれば正確な値が得られる。 (49)式より正しい速度データ8192/2πθ〓が
微分器 132によつて求められ、モータ5の実際の速度
θ〓(rad/sec)に比例したデータが求まる。 次にステツプ2のプログラムが実行され遠度制
御装置の指令速度データ供給手段129より、速
度指令デイジタル量Rが読込まれ、この指令値R
は引算器136によりステツプ1で求めた正しい
フイードバツクデータ8192/2πθ〓が減算されて
、速度 誤差データVEとなる。この速度誤差データVEに
係数器131で一定係数Kが乗じられてデータI2
が作られる(今の場合、係数器131の他の端子
に入るデータI は関係なし)。このデータI2
計算機128内のブロツク130に導かれる。 ここでは、ブロツク130は実施例1の第6図
のトルク制御の計算機処理部10と全く同じ構成
をとるか又は実施例2の第12図のトルク制御の
計算機処理部69と全く同じ構成をとるものとす
る。すなわち第15図のブロツク130のデータ
I2は第6図のトルクデータI2又は第12図のトル
クデータI2に相当し、第15図のブロツク130
の入力端子135に入るデータ〔8192/2πθ〕は
第6 図の可逆カウントデータ8192/2πθ又は第12図
の可 逆カウンタデータ8192/2πに相当している。 次にプログラム制御ユニツト141がステツプ
3のプログラムを実行するとブロツク130は実
施例1又は実施例2で説明したのと同様な計算を
行ない、ブロツク130がトルクデータI2と可逆
カウントデータ〔8192/2πθ〕よりモータ制御電
圧デ ータを計算し、それをPWM回路38へ出力す
る。かくして、実施例1又は実施例2で説明した
如く、第15図の構成でブロツク130に加えら
れるデータI2に完全に比例したトルクTeが誘導
機5より発生する。 第15図の構成により、今、指令速度データR
が実際のモータ速度データ8192/2πθ〓より大き
い時、 速度誤差VEは正となりこのVEに比例した正のト
ルクTeが誘導機5に発生し、モータは加速し速
度誤差VEを零にするようにフイードバツクされ
て完全に線形の自動制御理論にのつた速度制御系
が実現され、モータ速度に比例したフイードバツ
ク量8192/2πθ〓が指令速度データRに一致する
ように 速度制御される。 一方、励磁電流I0をベース速度θ〓B以上で弱め
る制御をする実施例3のトルク制御も第15図の
速度制御に使える。この場合、第15図のブロツ
ク130は第14図の実施例3のトルク制御の計
算機処理部81と全く同じ構成をとる。すなわ
ち、第15図のブロツク130のI2データは第1
4図のブロツク81のI2′データに、〔8192/2π
θ〕デ ータは8192/2πθデータに、出力は第14図のV
a′、 Vb′、Vc′データに相当する。 さて実施例3の場合、第15図の誘導機5の出
力トルクTeは(17)式に示したようにTe=KT
/lI0I2である。今、第15図の係数器131
の係 数を一定値Kとした時、I2=KVEとなり誘導機の
出力トルクTe=KTn2/lI0KVEとなる。 一方、速度制御系のオープンループゲインGは
e/VEで決まるので、I0がベース速度θ〓B以上
で減少すると、ゲイン
[Formula] Takes a value within the range of . Next, the program in step 14 is executed and processed in exactly the same manner as described in the second embodiment to calculate the output data V a ', V b ', and V c ' of the computer 81. As explained in Example 2, these data V
a ′, V b ′, and V c ′ always fall within the range of −2048 to +2047, and the
Set of 12-bit hold registers 39A, 39
B and 39C, respectively. The process by which the calculator 81 of FIG. 14 calculates the voltage value of the voltage equation of equation (32) has been described above. Example 4 (Speed control) In the above-mentioned Examples 1 and 2, the excitation current I 0
Since the output torque T e of the induction motor is kept constant,
As is clear from equation (17) above, is completely proportional to the command torque data I2 . Thus, when the torque control devices of Embodiments 1 and 2 are applied to a speed control device, the control system follows the linear automatic control theory, and a speed control system with good responsiveness as intended by the designer can be realized. FIG. 15 is a block diagram of an embodiment of the speed control device. In this fourth embodiment, the configuration is the same as that shown in FIG. 6 except for the computer processing portion of block 128 and the command speed data supply means 129, so a description thereof will be omitted. The sample pulse SP that occurs every sample time T = 1/1000 seconds is calculated by the computer 128.
Each time the program comes, the program control unit 141 sequentially executes the program from step 1 to step 3 described below. First, when you run the program in step 1,
The calculator 128 calculates the contents of the reversible counter 7 [8192/2π
θ]. This data is differentiated by a differentiator 132 to obtain velocity data 8192/2πθ〓. Differentiator 1
32 output data 8192/2πθ〓, the contents of the reversible counter 7 before the sampling time are calculated as [8192/2πθ] *
and the current sampling time is 8192/2πθ
Then, basically 8192/2πθ〓=1/T{[8192/2πθ]−
[8192/2πθ] * }...(48) However, since the reversible counter 7 has a capacity of only 13 binary bits, its contents [8192/2πθ] only have a value between 0 and 8191. That is, as the motor rotates forward and θ increases from 0, the contents of the counter 7 increase from 0, and when θ is slightly smaller than 2π (rad) (one rotation of the motor), the contents of the counter become 8191. When θ=2π (rad) (one rotation of the motor), the contents of the counter become 0 again, and when θ increases from θ=2π (rad) , the contents of the counter increase from 0 again. That is, the contents of this counter 7 are expressed in digital quantities within one rotation of the motor rotation angle θ, but for two or more rotations, the contents are the same as the first rotation. Therefore, in the calculation of equation (47), there may be cases where accurate calculation results cannot be obtained if the calculation is performed as is. For example, if the position of θ one sampling time before was 2π/8192 (8000) rad and the position of θ at the current sampling time was 2π/8192 (8200) rad, the previous counter contents were [8192/8000] rad. 2π
θ] * = 8000, the contents of the counter this time are [8192/2π
θ〕=8200−8192=8. If we put this into equation (47) and calculate it, it becomes 8192/2πθ = 1/T [8-
8000], and even though θ is increasing in the positive direction,
The speed 8192/2πθ〓 gives rise to the disadvantage that a negative result is obtained. Now, the maximum change in θ for T=1/1000 seconds is ±π (r
ad
) , then in the calculation of equation (47), the calculated value in { } is [8192/2πθ] − [8192/
2πθ] * is in the range of −4096 to +4095, then it is the correct answer,
Otherwise you are wrong. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned disadvantage, an accurate value can be obtained by calculating the speed data 8192/2πθ〓 using the following equation. Correct speed data 8192/2πθ〓 is obtained from equation (49) by the differentiator 132, and data proportional to the actual speed θ〓 (rad/sec) of the motor 5 is obtained. Next, the program in step 2 is executed, and the speed command digital amount R is read from the command speed data supply means 129 of the remote control device.
The correct feedback data 8192/2πθ〓 obtained in step 1 is subtracted by the subtracter 136 to obtain the speed error data VE. This velocity error data VE is multiplied by a constant coefficient K in a coefficient multiplier 131 to obtain data I 2
is created (in this case, the data I * 0 input to the other terminals of the coefficient multiplier 131 is irrelevant). This data I2 is directed to block 130 within computer 128. Here, the block 130 has exactly the same configuration as the torque control computer processing section 10 in FIG. 6 of the first embodiment, or has exactly the same configuration as the torque control computer processing section 69 in FIG. 12 of the second embodiment. shall be taken as a thing. That is, the data of block 130 in FIG.
I 2 corresponds to torque data I 2 in FIG. 6 or torque data I 2 in FIG. 12, and corresponds to block 130 in FIG. 15.
The data [8192/2πθ] input to the input terminal 135 corresponds to the reversible count data 8192/2πθ of FIG. 6 or the reversible counter data 8192/2π of FIG. 12. Next, when the program control unit 141 executes the program in step 3, the block 130 performs the same calculation as explained in the first or second embodiment, and the block 130 calculates the torque data I 2 and the reversible count data [8192/2πθ ] to calculate motor control voltage data and output it to the PWM circuit 38. Thus, as explained in Embodiment 1 or Embodiment 2, the induction machine 5 generates a torque T e that is completely proportional to the data I 2 applied to the block 130 in the configuration shown in FIG. With the configuration shown in FIG. 15, now the command speed data R
When is larger than the actual motor speed data 8192/2πθ〓, the speed error VE becomes positive and a positive torque T e proportional to this VE is generated in the induction motor 5, and the motor accelerates so that the speed error VE becomes zero. A speed control system based on a completely linear automatic control theory is realized by feedback to the motor speed, and the speed is controlled so that the feedback amount 8192/2πθ which is proportional to the motor speed matches the command speed data R. On the other hand, the torque control of the third embodiment, which controls the excitation current I 0 to be weakened above the base speed θ〓 B, can also be used for the speed control shown in FIG. 15. In this case, the block 130 shown in FIG. 15 has exactly the same configuration as the torque control computer processing section 81 of the third embodiment shown in FIG. That is, the I2 data of block 130 in FIG.
In the I 2 ' data of block 81 in Figure 4, [8192/2π
θ] data is 8192/2πθ data, output is V in Figure 14
Corresponds to a ', Vb ', and Vc ' data. Now, in the case of Embodiment 3, the output torque T e of the induction machine 5 in FIG. 15 is expressed as T e =K T as shown in equation (17).
l n 2 /l r I 0 I 2 . Now, the coefficient unit 131 in FIG.
When the coefficient of is set to a constant value K, I 2 =KV E , and the output torque of the induction machine T e =K T l n2 /l r I 0 KV E. On the other hand, the open loop gain G of the speed control system is determined by T e /V E , so if I 0 decreases above the base speed θ〓 B , the gain

【式】も下が り、自動制御系の応答がベース速度θ〓B以上で悪
くなる不都合を生ずる。 このため、第15図の係数器131の係数Kを
次のようにデータI によつて変えるようにす
る。すなわち、K=K0/I として、K0は一定
係数、I は実施例3のI0計算器110のサンプ
ル時間のI0の計算値である。このI は第15図
のブロツク130より破線で示した導線140を
通して係数器131の入力端子144に入り、K
=K0/I なる計算が係数器131で行なわれ
る。 かくして、オープンループゲイン
[Formula] also decreases, causing the inconvenience that the response of the automatic control system becomes worse at base speed θ〓 B or higher. Therefore, the coefficient K of the coefficient multiplier 131 in FIG. 15 is changed according to the data I * 0 as follows. That is, K=K 0 /I * 0 , K 0 is a constant coefficient, and I * 0 is the calculated value of I 0 at the sample time of the I 0 calculator 110 of the third embodiment. This I * 0 enters the input terminal 144 of the coefficient multiplier 131 from the block 130 in FIG.
A calculation of =K 0 /I * 0 is performed by the coefficient unit 131. Thus, the open loop gain

【式】は一定値となる。 何故ならば、1サンプリング前のI と今回のサ
ンプリング時のI0は殆んど等しい。かくしていか
なるモータ速度θ〓でもゲインは一定で応答は悪く
なるようなことはなくなる。 この実施例4では実施例1、2、3のトルク制
御装置が速度制御に利用できることを説明した。
この発明は上記速度制御だけに限られるものでは
なく、位置制御にも同様に応用することができる
ので、次に位置制御に関する実施例を示す。 実施例 5 (位置制御装置) 第16図は位置制御装置の実施例の構成図であ
り、ブロツク145は計算機で処理される部分で
ある。しかして、指令位置データ供給手段146
は位置制御系の指令位置データを計算機145に
供給し、数値制御装置等にこの実施例を応用する
場合、指令位置データ供給手段146を計算機1
45内に含ませ、数値制御装置に必要な直線、円
弧の関数発生器を計算機145で作るような位置
データ供給手段146とすることもできる。 第16図の構成図において、計算機145及び
指令位置データ供給手段146以外は実施例4の
速度制御の構成と同じであるので説明を省略す
る。 サンプル時点T=1/1000秒毎に発生するサンプ
ル パルスSPが計算機145に来る毎にプログラム
制御ユニツト151は次に述べるステツプ1から
ステツプ6までのプログラムを順次実行する。 まず、ステツプ1のプログラムを実行すると、
計算機145は可逆カウンタ7の内容〔8192/2π
θ〕 を読込みバツフアレジスタ159に一時的に蓄え
る。しかしながら、このカウンタ7の内容〔8192/
2π θ〕は実施例4で説明したようにモータ回転角度
θの1回転以内をデイジタル量で表わすが2回転
以上では一回転目と同じ内容になつている。そこ
で、モータ回転角度1回転以上でもモータ回転角
度θを完全に表わす位置データ8192/2πθが、累
積レ ジスタ156の出力に表われるようにするため次
のような処理を行なう。 プログラム制御ユニツト151がステツプ2の
プログラムを実行すると、引算器157はステツ
プ1で蓄えられたバツフアレジスタ159の内容
〔8192/2πθ〕*を記憶しているレジスタ158
の内容 により次式の計算を行ない引算器157の出力デ
ータAとする。 次にステツプ3のプログラムが実行され、ステ
ツプ2で求めたデータAが累積レジスタ156の
前回のサンプリング時点の内容8192/2πθに加算
さ れ、今回のサンプリング時点の新しい累積レジス
タの内容8192/2πθとなる。この値はモータ位置
の累 積値を示すことになり、実際のモータ5の回転位
置を示すデータとなる。累積レジスタ156は電
源が入つた時に零にクリヤされており、このデー
タ記憶容量はモータ位置θの変化する最大位置ま
で完全にカバーできるほど大きいので、モータの
全位置θに対してレジスタは1:1に対応した位
置データを持つことができる。 次にステツプ4のプログラムが実行され、ステ
ツプ1で蓄えられたバツフアレジスタ159の内
容がレジスタ158に転送される。このレジスタ
158の内容は次のサンプリング時点において前
回の可逆カウンタ7の内容〔8192/2πθ〕*とし
て使 用される。 次にステツプ5のプログラムが実行され、位置
制御装置の指令位置データ供給手段146より、
位置指令デイジタル量PSNが計算機145に読込
まれ、この指令値PSNは引算器155によりステ
ツプ3で求めたフイードバツクデータ8192/2πθ
が減 算されて、位置誤差データPEとなる。この位置
誤差PEに係数器152で一定係数KPが乗じられ
てデータRが作られる。このデータRは計算機1
45内のブロツク150に導かれる。 ブロツク150は上述実施例4における速度制
御の計算機処理部128と全く同じ構成をとる。 次にプログラム制御ユニツトがステツプ6のプ
ログラムを実行すると、ブロツク150は実施例
4の速度制御で説明したのと同様な計算を行な
い、Rデータと可逆カウンタデータ〔8192/2πθ
〕よ りモータ制御電圧データを計算し、このデータを
ブロツク150よりPWM回路38へ出力する。
かくして、実施例4で説明した如く、第16図の
構成でブロツク150に加えられるデータRに一
致するように、速度データ8192/2πθ〓が制御さ
れるこ とになる。 第16図の構成により、今、指令位置データ、
PSNが実際のモータ位置データ8192/2πθより大
きい 時、位置誤差PEは正になり、このPEに比例した
正の速度でモータが回転し、モータ位置データ
8192/2πθが正方向に増加し、位置誤差PEを零に
す るようにフイードバツク制御されて、モータ位置
データ8192/2πθが指令位置データPSNに一致す
るよ うに位置制御される。
[Formula] is a constant value. This is because I * 0 one sampling ago and I 0 at the time of the current sampling are almost equal. In this way, the gain remains constant no matter what the motor speed θ, and the response will not deteriorate. In the fourth embodiment, it has been explained that the torque control devices of the first, second, and third embodiments can be used for speed control.
The present invention is not limited to the above-mentioned speed control, but can be similarly applied to position control, and therefore an embodiment relating to position control will be described next. Embodiment 5 (Position Control Device) FIG. 16 is a block diagram of an embodiment of the position control device, and block 145 is a part processed by a computer. Therefore, the command position data supply means 146
supplies the command position data of the position control system to the computer 145, and when this embodiment is applied to a numerical control device etc., the command position data supply means 146 is supplied to the computer 145.
The position data supply means 146 may be included in the computer 145 and generate a function generator for straight lines and circular arcs necessary for the numerical control device using the computer 145. In the configuration diagram of FIG. 16, the components other than the computer 145 and the command position data supply means 146 are the same as the speed control configuration of the fourth embodiment, so the explanation will be omitted. Each time a sample pulse SP, which is generated every 1/1000 seconds, comes to the computer 145, the program control unit 151 sequentially executes the following programs from step 1 to step 6. First, when you run the program in step 1,
The calculator 145 calculates the contents of the reversible counter 7 [8192/2π
θ] is read and temporarily stored in the buffer register 159. However, the contents of this counter 7 [8192/
2π θ] is expressed as a digital amount within one rotation of the motor rotation angle θ, as explained in the fourth embodiment, but for two or more rotations, it has the same content as the first rotation. Therefore, in order to ensure that the position data 8192/2πθ that completely represents the motor rotation angle θ even when the motor rotation angle is one rotation or more appears in the output of the accumulation register 156, the following processing is performed. When the program control unit 151 executes the program in step 2, the subtracter 157 transfers the contents of the buffer register 159 stored in step 1 to the register 158 which stores the contents [8192/2πθ] * .
The following equation is calculated based on the contents of , and output data A of the subtracter 157 is obtained. Next, the program in step 3 is executed, and the data A obtained in step 2 is added to the content 8192/2πθ of the previous sampling time in the accumulation register 156, resulting in the new content 8192/2πθ of the accumulation register at the current sampling time. . This value indicates the cumulative value of the motor position, and becomes data indicating the actual rotational position of the motor 5. The accumulation register 156 is cleared to zero when the power is turned on, and its data storage capacity is large enough to completely cover the maximum position of motor position θ, so that for all motor positions θ, the register is 1: It is possible to have position data corresponding to 1. Next, the program in step 4 is executed, and the contents of buffer register 159 stored in step 1 are transferred to register 158. The contents of this register 158 are used as the previous contents of the reversible counter 7 [8192/2πθ] * at the next sampling time. Next, the program in step 5 is executed, and the command position data supply means 146 of the position control device
The position command digital quantity PSN is read into the computer 145, and this command value PSN is converted to the feedback data 8192/2πθ obtained in step 3 by the subtracter 155.
is subtracted to obtain position error data PE. Data R is created by multiplying this position error PE by a constant coefficient KP in a coefficient multiplier 152. This data R is calculated by computer 1
45 to block 150. The block 150 has exactly the same configuration as the speed control computer processing section 128 in the fourth embodiment. Next, when the program control unit executes the program in step 6, block 150 performs calculations similar to those described in the speed control of the fourth embodiment, and calculates the R data and the reversible counter data [8192/2πθ
], the motor control voltage data is calculated, and this data is output from block 150 to the PWM circuit 38.
Thus, as explained in the fourth embodiment, the velocity data 8192/2πθ is controlled so as to match the data R added to the block 150 in the configuration shown in FIG. With the configuration shown in FIG. 16, now the command position data,
When PSN is greater than the actual motor position data 8192/2πθ, the position error PE becomes positive, the motor rotates at a positive speed proportional to this PE, the motor position data 8192/2πθ increases in the positive direction, and the position Feedback control is performed to make the error PE zero, and position control is performed so that the motor position data 8192/2πθ matches the command position data PSN.

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

第1図はこの発明を適用することのできる2相
2極誘導電動機の断面図、第2図はその動作を説
明するための図、第3図は第1図に対応させて示
す2相2極誘導電動機の断面図、第4図は第1図
に対応させてこの発明の原理を説明するための誘
導電動機の断面図、第5図はその動作原理を説明
するための図、第6図はこの発明の第1実施例を
示す回路構成図、第7図はそのPWM回路38の
具体的構成例を示す回路図、第8図a〜fは第7
図の動作例を示すタイムチヤート、第9図は第6
図の電力増幅器39〜41の具体的構成例を示す
回路図、第10図a〜d及び第11図a,bはそ
の動作を説明するための図、第12図はこの発明
の第2実施例を示す回路構成図、第13図はその
説明に供する特性図、第14図はこの発明の第3
実施例を示す回路構成図、第15図はこの発明の
第4実施例を示す回路構成図、第16図はこの発
明の第5実施例を示す回路構成図である。 1−1′,2−2′……ステータ巻線、3−
3′,4−4′……ロータ巻線、5……誘導電動
機、7……可逆カウンタ、8……サンプルパルス
発生器、9……指令トルクデータ供給手段、1
0,69,81,128,145……計算機、1
1,50,100,141,151……プログラ
ム制御ユニツト、28……三角関数発生器、38
……PWM回路、39〜41……電力増幅器。
FIG. 1 is a sectional view of a two-phase two-pole induction motor to which the present invention can be applied, FIG. 2 is a diagram for explaining its operation, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the polar induction motor for explaining the principle of the invention in correspondence with FIG. 1, FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the principle of operation thereof, and FIG. is a circuit diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the PWM circuit 38, and FIGS.
A time chart showing an example of the operation shown in the figure.
10 a to d and FIGS. 11 a and b are diagrams for explaining their operations, and FIG. 12 is a circuit diagram showing a specific example of the configuration of the power amplifiers 39 to 41 shown in the figure. A circuit configuration diagram showing an example, FIG. 13 is a characteristic diagram for explaining the example, and FIG. 14 is a third diagram of the present invention.
FIG. 15 is a circuit diagram showing a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a circuit diagram showing a fifth embodiment of the present invention. 1-1', 2-2'...Stator winding, 3-
3', 4-4'...Rotor winding, 5...Induction motor, 7...Reversible counter, 8...Sample pulse generator, 9...Command torque data supply means, 1
0,69,81,128,145...calculator, 1
1, 50, 100, 141, 151...Program control unit, 28...Trigonometric function generator, 38
...PWM circuit, 39-41 ...power amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 相数mのステータ巻線を持つ極数Pの誘導電
動機において、トルクTeを発生せしめるため下
式で与えられる第n相の相電圧Vosを前記誘導電
動機のステータ巻線に与えるステータ電圧発生手
段を備えていることを特徴とする誘導電動機のト
ルク制御装置。 Vos= {rsI0+(ln+lr/r)dI/dt}cos(
−2(n−1)/mπ) −(lnI0d/dt+rsI2)sin(−2(n−1
)/mπ) ただし、 =P/2θ+r/l∫I/Idt I0=I0B (I0B0Nのとき) I0=I0N (I0B>I0Nのとき) I0B:ベース励磁電流(一定値)〔A〕 s、rr、lr、ln:誘導電動機で決まる定数 θ:誘導電動機のロータ回転角度〔rad〕 I2n:ロータ電流最大値〔A〕 E:ステータ電圧発生手段許容最大電圧〔V〕 α:一定値〔V〕 T:一定値 2 相数mのステータ巻線を持つ極数Pの誘導電
動機において、トルクTeを発生せしめるため、
下式(1)で与えられる第n相の相電圧Vosを前記誘
導電動機のステータ巻線に与えるステータ電圧発
生手段を備え、下式(2)の右辺第1項 が前記電圧発生手段の許容最大電圧値を越える
時、前記相電圧Vosが前記許容最大電圧値に等し
くなるように下式(2)の右辺第2項V0を制御する
ことを特徴とする誘導電動機のトルク制御装置。 ただし、 =P/2θ+r/l∫I/Idt 〔rad
〕 I0:励磁電流(変化)〔A〕は I0=I0B (I0B0Nのとき) I0=I0N (I0B>I0Nのとき) I0B:ベース励磁電流(一定値)〔A〕 s、rr、lr、ln:誘導電動機で決まる定数 θ:誘導電動機のロータ回転角度〔rad〕 I2n:ロータ電流最大値〔A〕 E:ステータ電圧発生手段許容最大電圧〔V〕 α:一定値〔V〕 T:一定値
[Scope of Claims] 1. In an induction motor with a number of poles P and a stator winding with a number of phases m, the phase voltage V os of the nth phase given by the following formula is applied to the stator of the induction motor in order to generate torque T e . A torque control device for an induction motor, comprising a stator voltage generating means applied to a winding. V os = {r s I 0 + (l n +l r r s /r r )dI 0 /dt} cos (
-2(n-1)/mπ) -(l n I 0 d/dt+ rs I 2 ) sin(-2(n-1
)/mπ) However, =P/2θ+r r /l r ∫I 2 /I 0 dt I 0 = I 0B (When I 0B I 0N ) I 0 = I 0N (When I 0B > I 0N ) I 0B : Base excitation current (constant value) [A] r s , r r , l r , l n : Constant determined by the induction motor θ : Rotor rotation angle of the induction motor [rad] I 2n : Maximum rotor current value [A] E: Maximum allowable voltage of stator voltage generation means [V] α: Constant value [V] K T : Constant value 2 In order to generate torque T e in an induction motor with a number of poles P and a stator winding with a number of phases m,
The first term on the right side of the following equation (2) is provided with a stator voltage generating means for applying the n-th phase voltage V os given by the following equation (1) to the stator winding of the induction motor, and the first term on the right side of the following equation (2) is characterized by controlling the second term V 0 on the right side of the following equation (2) so that when the phase voltage V os exceeds the maximum allowable voltage value of the voltage generating means, the phase voltage V os becomes equal to the maximum allowable voltage value. Torque control device for induction motors. However, =P/2θ+r r /l r ∫I 2 /I 0 dt [rad
] I 0 : Excitation current (change) [A] is I 0 = I 0B (when I 0B I 0N ) I 0 = I 0N (when I 0B > I 0N ) I 0B : Base excitation current (constant value) [A] r s , r r , l r , l n : Constant determined by the induction motor θ : Rotor rotation angle of the induction motor [rad] I 2n : Maximum rotor current value [A] E: Maximum allowable voltage of stator voltage generation means [V] α: Constant value [V] K T : constant value
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2675309B2 (en) * 1987-09-19 1997-11-12 パイオニア株式会社 Electroless plating method and apparatus

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JP2675309B2 (en) * 1987-09-19 1997-11-12 パイオニア株式会社 Electroless plating method and apparatus

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