JPS6318986A - 誘導モ−タの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、１ｌＪｂ　４モータのトルクをその回転数
を検出することなくすべり周波数を制御することにより
制御する誘導モータのルＩＩ　１ｊｌｌ装貿に関υる。

（ｇ−来の技術） 従来、誘導モータを制御するに、モータ回転数を検出し
、このモータ回転数に基づいて誘導モータを駆動するイ
ンバータの周波数を制御することで、モータのＪべり周
波数を制（財）し、誘導モ−夕を制御するベクトル制御
方式が取られている。

また、モータの回転数を検出することなく、高性能な制
御を行なう速度レンサレスベクトル＄制御方式も従来促
案されている。この方式としては、例えば電気学会研崩
会資料、１９８６年２月２８日、第１頁〜第１０頁に「
速度センυレスベク１ヘル制御の１ｌＩＩＩ御特性」と
して開示されたものがある。

この方式は速度セン會す、ずなわら回転数検出器が不要
であるとともに、該センサとインバータとの間を接続す
る信号配線が不要になるという利点があるが、電流の実
測値からモータモデルの計算式に基づぎすべり周波数を
演算し、このすべり周波数と現在与えられているインバ
ータ周波数とからモータ回転数、ザなわちインバータ周
波数からすべり周波数を引いて求めたモータ回転数を算
出するという構成となっている。

〈発明が解決しようとする問題点） 上述した構成の速度センサレスベクトル制御方式におい
ては、演算が非常に複雑であるため高精度のコンピュー
タを必要とするとともに、モータ定数の与え方により計
算値が大幅に狂い、演算精度に問題がある。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、演口が簡単で且つ制（財）精度を向上げ
ることがでさるＬｉ　４モータの制υ１１装置を提供す
ることにある。

し発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、この発明は、所望のトルク
を発生させるトルク指令信号を入力するトルク指令信号
入力手段と、誘導モータに印加されている印加周波数と
前記トルク指令信号とに応じて予じめ記憶された目標す
べり周波数および印加電圧を算出する目標すべり周波数
および印加電圧節用手段と、誘導モータの動作状態に関
する所定の動作信号、すなわち誘導モータの出力トルク
の推定値または誘導モータへの供給電流のｉｌを定値を
検出づる！ｌＩ作信号検出手段と、航記肋作信号、前記
印加電圧および前記印加周波数に応じて記憶された誘導
モータのすべり周波数の推定値を算出する１イを定すべ
り周波数算出手段と、前記両算出手段で算出された目標
すべり周波数と推定すべり周波数との差および印加電圧
に従って誘導モータをｉ制御する制御手段とを有するこ
とを要旨とする。

（作用） この発明の誘導モータの制御ｉｌ装置においては、誘導
モータの印加周波数とトルク指令信号とに応じて予じめ
記憶された目標すべり周波数および印加電圧を算出し、
また誘導モータの０３作状態に関する所定の動作信号、
すなわち誘導モータの出力トルク信号または誘導モータ
への供給電流信号を検出し、前記動作信号、すなわち出
力トルク信号または供給電流信号、前記印加電圧および
前記印７１１１周波数に応じて記憶された誘導モータの
すべり周波数のＩＷ定値を検出し、この推定すべり周波
数と前記目標すべり周波数との差および前記印加電圧に
従って誘導モータを制御している。

（実施例） 以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係る誘導モータの制御装
置のブロック図である。この誘導モータの制御装置は例
えば電気自動車の制御に利用され１７るものである。

一般に、誘導モータは、その特性上、モータ回転数に応
じて印加電圧Ｖ１およびずべり周波数ωＳ１を入力パラ
メータとして決定すると、その時出力される１〜ルクＴ
およびモータ電流波高ｆｉｌ！　Ｉは一義的に決定され
ることがわかっている。従って、種々の印加電圧Ｖ１お
よびすべり周波数ωＳ１を入力し、これに対して出力さ
れるトルクＴおよびモータ電流波高直Ｉを例えば制御す
る誘導モータについχそれぞれ実験的にデータとして予
め求め、これを逆に検索して利用すれば、モータから出
力したい所望のトルクに対する印ｌ］■電圧Ｖ０および
すべり周波数ωＳ１を設定することができ、この設定し
た印加電圧Ｖ０およびすべり周波数ωＳ１をインバータ
を介して誘導モータに供給することによりモータから前
記所望のトルクを出力することができるのである。

更に詳細には、電気自動車等においてはアクセルの動作
によって所望のトルク指令信号を出力し、この出力トル
クを発生するようにｍ　Ｑモータを制御しているが、こ
の出力トルクを１ｑるために上記予め求めたデータを逆
に検索して印加電圧Ｖ０およびすべり周波数ωＳ′を算
出し、これらの印加電圧Ｖ６およびすべり周波数ωＳ１
を誘導モータに供給ずればよいことになる。そして、こ
の逆に行なう検索動作の代りに、予め求めた印加電圧Ｖ
１およびすべり周波数ωＳ６に対するトルクＴおよびモ
ータ電流波高値■の関係から逆にトルク下およびモータ
電流波高値Ｉに対する印加電圧Ｖ０およびすべり周波数
ωｓ’の関係をデープル化して求めておけば、このテー
ブルから所望のトルク信号に対する印加電圧Ｖ″および
すべり周波数ωＳ１を容易に口出することができる。

第１図の実施例の誘導モータの制御Ｉ装置は、このよう
なテーブルを上記データから作成して記憶しておき、こ
のテーブルを利用して、所望のトルク信号に対する印加
電圧■１およびすべり周波数ωＳ０を算出しているもの
である。

すなわち、第１図を参照すると、上）ホしたように印加
電圧■”およびすべり周波数ωＳ“に対するトルクＴお
よびモータ電流波高ＩＵ　Ｉについて予め求めたデータ
から４つのテーブル１〜４が設けられている。

第１のテーブル１は、アクセル１７から入力されるトル
ク指令信号Ｔ”および誘導モータ１２を駆動するインバ
ータ１１からの駆動信号の周波数、すなわち誘導モータ
１２に印加される印加周波数ω”に対してすべり周波数
ωＳ″を算出するテーブルである。すなわら、このテー
ブル１は誘導モータ１２に印加されている印加周波数ω
”に対してアクセル１７からの入力トルク指令信号Ｔ″
に応じた目標すべり周波数ωＳ”を算出する目標すべり
周波数算出テーブルである。

第２のテーブル２は、前記トルク指令信号Ｔ”および印
加周波数ω６に対して誘導モータ１２への印加電圧Ｖ”
を算出するテーブルである。すなわち、このテーブル１
は１４モータ１２に印加されている印加周波数ω０に対
してアクセル１７からの入力トルク指令信号Ｔ″に応じ
た目標印加電圧Ｖ１を算出する目標印加電圧算出テーブ
ルである。

第３のテーブル３は、前記印加周波数ω１およびバッテ
リ１４からインバータ１１に出力されるバッテリ電流を
バッテリ電流センサ１３で検出したバッテリ電流に対し
て誘導モータ１２の出力トルクＴの推測値を算出する出
力トルク桿出テーブルである。

第４のテーブル４は、前記出力トルクＴ、印加周波数ω
１および印加電圧Ｖ１に対して実測すべり周波数ωＳを
算出する実測すべり周波数篩用テーブルである。

上記各テーブル１〜４は上述したように予め実験等で求
めたデータから逆に求めてテーブル化したものであるが
、これは例えばＲＯＭ等のメモリに記憶しておき、各入
力パラメータに対して所定のデータを出力するものであ
る。

第１の目標すべり周波数締出テーブル１で算出された目
標すべり周波数ωＳ０と第４の実測すべり周波数算出テ
ーブル４で算出された実測すべり周波数ωＳとは、引算
器５に供給され、ここで両すべり周波数の差が算出され
る。この差信号はＰＩ（比例積分）演算を行なうＰＩ制
御器６に供給されてＰＩ副制御れ、すべり補正♀△ωＳ
が出力される。

このすべり補正９△ωＳは、加算器７の一方の入力に供
給され、他方の入力にスイッチ８′を介して供給されて
いる印加周波数ω１に加算され、スイッチ８を介してベ
クトル合成器１０に供給されている。印加周波数ω”は
ベクトル合成器１０およびインバータ１１を介して誘導
モータ１２に現在印加されている周波数であり、この印
加周波数ω０が前記第１、第２および第４のテーブル１
゜２および４に入力されているものであ。更に詳細には
、前記すべり補正０△ωＳは所定の時間間隔て毎に演算
されるものであるが、この演算時間間隔て毎に前記スイ
ッチ８．８′がオン・オフ制御され、スイッチ８′を介
して加Ω器７の他方の入力に供給される時間τ前に加算
器７から出力された時間τ前の印加周波数ω１にＰＩ制
御２ＩＩ器６からのすべり補正量△ωＳを加算して補正
し、この補正された新しい印加周波数ω１、ずなわちイ
ンバータ周波数ω１を加算器７はスイッチ８を介して出
力し、ベクトル合成器１０に供給しているのである。な
お、スイッチ８，８′は相補関係にあり、一方がオンの
時には他方がオフとなっている。そして、加算器７で演
口が行なわれ、新しい印加周波数ω０が締出されると、
スイッチ８がオンとなって、ベクトル合成器１０に供給
されるが、その他の時間においてはスイッチ８′がオン
となり、スイッチ８がオフとなっていて、時間τ前の印
加周波数ω１がスイッチ８′を介して加算器７に供給さ
れるようになっている。

ベクトル合成器１０は加算器７から供給される印加周波
数ω”と目標印加電圧算出テーブル２から供給される印
加電圧ｖ１とから３相交流指令信号を算出し、これをイ
ンバータ１１に供給する。

この交流指令信号Ｖ１　・ｓｉｎ　　（ω”ｔ＋φｉ）
であり、ｉ　＝１．２．３・・・である。インバータ１
１はこの３相交流指令信号によって誘導モーフ１２を駆
動する。誘導モータ１２はインバータ１１によってバッ
テリ１４からの電圧で動作するが、このバッテリ１４か
らインバータ１１を介して誘導モータ１２に供給される
バッテリからの直流電流１ｂがバッテリ電流センサ１３
により検出され、この電流ｒｂが前記出力トルク算出テ
ーブル３に入力されている。

以上のように、この発明の一実施例に係る誘導モータの
制御装首は構成されている。次にその作用を説明する。

アクセル１７が操作されて、トルク指令信号Ｔ０が出力
されると、このトルク指令信号Ｔ°はｔＦｊ記目標すべ
り周波数算出テーブル１および目標印加電圧算出テーブ
ル２に供給される。テーブル１および２は、このトルク
指令信号Ｔ″と現在誘導モータ１２に印加されているイ
ンバータ周波数である印加周波数ω”とから入力された
トルク指令信号］−１に応じた目標すべり周波数ωｓ０
および印加電圧Ｖ１をそれぞれ算出する。目標すべり周
波数ωＳ″は前記引算器５の一方の入力（＋）に供給さ
れ、また印加電圧ｖ０はベクトル合成器１０に供給され
るとともに、実測すべり周波数算出テーブル４に入力さ
れる。

また、バッテリ電流センサ１３はバッテリ１４から出力
される電流１ｂを検出し、出力トルク算出テーブル３に
入ツノする。出力トルク算出テーブル３はこの電流１ｂ
および印加周波数ω１から出力トルクＴを算出し、実測
すべり周波数算出テーブル４に供給する。

実測すべり周波数算出テーブル４は、トルクＴ、印加電
圧ｖｍおよび印加周波数ω０から実測すべり周波数ωＳ
を算出し、前記引算器５の使方の入力（−）に供給し、
一方の入力に供給されている目標すべり周波数ωＳ”と
の差を演算する。この差信号はＰＩ制御器６でＰＩ副制
御れてすべり補正ｍ△ωＳが算出される。このずべり補
正量△ωＳは加算器７の一方の入力に供給され、スイッ
チ８′を介して他方の入力に供給されている時間τ前の
印加周波数ω”に加算されて、新しい印加周波数ω１が
算出される。この新しい印加周波数ω１が算出されると
、スイッチ８がオンとなり、スイッチ８′がオフとなっ
て、この新しい印７＋０周波数ω１がベクトル合成器１
０に供給される。また、新しい印加周波数ω“がベクト
ル合成器１０にＩＪ’給されると、すぐにスイッチ８は
オフとなり、スイッチ８′はオンとなる。

新しい印加周波数ω”がベクトル合成器１０に供給され
ると、ベクトル合成器１０はこの新しい印加周波数ω”
と前記印加電圧Ｖ″とに基づいて３相交流指令信号を算
出し、これをインバータ１１に供給して誘導モータ１２
を制御する。すなわち、この制御により前記アクセル１
７から供給されるトルク指令信号Ｔ“に応じた所望のト
ルクを発生すべく誘導モータ１２が制御されるのである
が、上述した各テーブルは印加電圧Ｖ１およびザベり周
波数ωＳ′″に対するトルクＴおよびモーフ電流波高値
Ｉの関係を逆関数テーブルとして設定する場合に電流■
が最小となるようにトルク指令信号Ｔ“が（９られるべ
く設定されている。

以上のように、新しい印加周波数ω１に基づく制御が行
なわれた後、また時間τ経過すると、再びすべり補正量
△ωＳが演算され、これにより印加周波数ω１が補正さ
れ、新しい印加周波数ω０が算出され、これによる制御
が行なわれるという動作が繰返されるのである。

第２図はこの発明の他の実施例を示すものである。この
実施例の誘導モータの制御装置は、前記第１図の実施例
においては第４の実測すべり周波数算出テーブル４で実
測すべり周波数ωＳを搾出するのに第３の出力トルク締
出テーブル３からの出力トルクＴを入力しているが、こ
の実施例においてはこの出力トルクＴの代りに誘導モー
タ１２の電流値Ｉを使用し、この電流値Ｉを１ｑるのに
第１図の第３の出力トルク算出テーブル３の代りにピー
ク信号ホルダ９を使用し、このピーク信号ホルダ９にお
い゛てバッテリ電流センサ１３からの検出電流を交流波
高１直として実測し、これを実測すべり周波数算出テー
ブル４に供給して実測すべり周波数ωＳを締出している
点が異なるのみで他の構成および作用は第１図の誘導モ
ータの制御装置のものと同じである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、誘導モータの
印加周波数と入力トルク指令信号とに応じて予じめ記憶
された目標すべり周波数および印加電圧を算出し、また
誘導モータの動作状態に関する所定の動作信号、すなわ
ち誘導モータの出力トルク信号または誘導モータへの供
給電流信号を検出し、前記動作信号、すなわち出力トル
ク信号または供給電流信号、前記印加電圧および前記印
加周波数に応じて記憶された誘導モータのすべり周波数
の推定埴を検出し、この推定すべり周波数と目標すべり
周波数との差および印加電圧に従って誘導モータを制御
しており、上記目標ずべり周波数、印加電圧の算出はこ
れらのパラメータに対するトルク信号およびモータ供給
°電流の関係として予め求めたものから逆に例えばテー
ブル化して算出するように構成しているので、複雑な演
算を必要とせず簡単であるとともに、テーブル化のみ適
確に行なうことでモータ回転信号も必要とせず制′ｇｆ
Ｊｎ度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る誘導モータの制御装
置のブロック図、第２図はこの発明の他の実施例に係る
誘導モータの制御装置のブロック図である。 １・・・目標ずべり周波数算出テーブル２・・・目標印
加電圧ｎ出テーブル、 ３・・・出ツノトルク算出テーブル、 ４・・・実測すべり周波数算出テーブル、５・・・引算
器、 ６・・・ＰＩ制御ｆＩｌ器、 ７・・・加締器、 １０・・・ベクトル合成器、 １１・・・インバータ、 １２・・・誘導モータ、 １４・・・バッテリ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　所望のトルクを発生させるトルク指令信号を入
   力するトルク指令信号入力手段と、誘導モータに印加さ
   れている印加周波数と前記トルク指令信号とに応じて予
   じめ記憶された目標すべり周波数および印加電圧を算出
   する目標すべり周波数および印加電圧算出手段と、誘導
   モータの動作状態に関する所定の動作信号を検出する動
   作信号検出手段と、前記動作信号、前記印加電圧および
   前記印加周波数に応じて記憶された誘導モータのすべり
   周波数の推定値を算出する推定すべり周波数算出手段と
   、前記両算出手段で算出された目標すべり周波数と推定
   すべり周波数との差および印加電圧に従って誘導モータ
   を制御する制御手段とを有することを特徴とする誘導モ
   ータの制御装置。
2. （２）　前記動作信号検出手段は、誘導モータに供給さ
   れる電源電流を検出する電源電流検出手段と、該電源電
   流および前記印加周波数に対する誘導モータの出力トル
   クの推定値を前記動作信号として算出する出力トルク算
   出手段とを有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の誘導モータの制御装置。
3. （３）　前記動作信号検出手段は、誘導モータに供給さ
   れる電流信号を前記動作信号として検出するモータ電流
   検出手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の誘導モータの制御装置。