JPS63228991A - Torque magnetic-flux controlling system for induction motor - Google Patents

Torque magnetic-flux controlling system for induction motor

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JPS63228991A
JPS63228991A JP62062826A JP6282687A JPS63228991A JP S63228991 A JPS63228991 A JP S63228991A JP 62062826 A JP62062826 A JP 62062826A JP 6282687 A JP6282687 A JP 6282687A JP S63228991 A JPS63228991 A JP S63228991A
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JP
Japan
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voltage
torque
magnetic flux
block
phase
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JP62062826A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Fujikawa
淳 藤川
Hiroyoshi Fujita
裕義 藤田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce torque ripple at the time of a low speed and a light load, by integrating primary magnetic flux with motor terminal voltage, and by controlling magnetic flux and torque independently at the same time. CONSTITUTION:In the block 601' of a controlling circuit 6', voltage detectors 7u, 7v, 7w detect phase voltage va, vb. Taking into consideration phase currents ia, ib detected by current detectors 4u, 4v, 4w and the voltage drop across the primary winding resistance R1, the quantities R1ia and R1ibare subtracted, or the subtraction of va-R1ia, vb-R1ib is performed. By a block 602', three-phase/ two-phase conversion is performed. By a block 603', the integrating circuit composition of a subtracting equation obtained from the block 601' is performed. From a block 650', the output of a primary magnetic-flux vector is generated.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はPWM(パルス幅変調方式)インバータによる
誘導電動機のトルク磁束制御方式、特に誘導電動機の磁
束およびトルクの瞬時制御において予めインバータのト
ルク応答を最適化するスイッチングパターンを選択する
方式に係り、誘導電動機の相電圧を直接的に検出のうえ
積分することにより得るようにした瞬時磁束ベクトルを
効用してなるものに関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to a torque flux control method for an induction motor using a PWM (pulse width modulation) inverter, and in particular to an instantaneous control of the magnetic flux and torque of an induction motor. The present invention relates to a method for selecting a switching pattern that optimizes the switching pattern, and relates to a system that utilizes an instantaneous magnetic flux vector obtained by directly detecting and integrating the phase voltage of an induction motor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明にかかる誘導電動機のトルク磁束制御方式の基本
動作は、電気学会論文誌Bの106巻1号第9ページの
「瞬時すべり周波数制御に基づく誘導電動機の新高速ト
ルク制御法」なる論文に記載されている。
The basic operation of the torque flux control method for induction motors according to the present invention is described in the paper entitled "New high-speed torque control method for induction motors based on instantaneous slip frequency control" in Journal of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 106, No. 1, Page 9. has been done.

この論文においては、電動機入力電圧を検出し、これを
制御回路内で積分したものを電動機磁束としている。こ
の磁束のベクトルの長さが与えられた磁束指令に追従し
、且つその先端が円軌跡を画くようなインバータ出力電
圧を決定する。また、R3 電動機の発生トルクを前記磁束と電動機1次電流のベク
トル積として演算し、その大きさが与えられたトルク指
令に追従するようなインバータ出力電圧を決定する。こ
れより、磁束およびトルクの瞬時値が所定の誤差範囲内
に保持されるように制御され、インバータの出力電圧は
高速度で時々刻々更新され、磁束およびトルクの瞬時制
御が行われるものである。
In this paper, the motor magnetic flux is defined as the motor input voltage detected and integrated within the control circuit. The inverter output voltage is determined so that the length of this magnetic flux vector follows the given magnetic flux command and the tip thereof draws a circular locus. Further, the torque generated by the R3 motor is calculated as a vector product of the magnetic flux and the motor primary current, and an inverter output voltage whose magnitude follows the given torque command is determined. As a result, the instantaneous values of magnetic flux and torque are controlled to be maintained within a predetermined error range, the output voltage of the inverter is constantly updated at high speed, and instantaneous control of magnetic flux and torque is performed.

さらlこ、本出願人は特願昭6119228号rPWM
インバータの出力電圧検出方式」を提案しているところ
である。これを第2図〜第7図を参照して弱、明する。
The present applicant is Patent Application No. 6119228 rPWM
We are currently proposing an inverter output voltage detection method. This will be explained briefly with reference to FIGS. 2 to 7.

第2図〜第7図は上記論文記載の技術lこ本出願人が先
に提案している出力電圧検出方式を採用した一例を説明
するため示したものである。
FIGS. 2 to 7 are shown to explain an example in which the technology described in the above-mentioned paper employs the output voltage detection method previously proposed by the present applicant.

すなわち、第2図において直流電圧源1より正母線1a
および負母線1bを経て、PWMインバータ3を介して
誘導電動機5に給電する。制御回路6は指令および検出
された電流、電圧信号を処理し、PWMインバータ3の
スイッチング素子の通電信号を発生する。
That is, in FIG. 2, from the DC voltage source 1 to the positive bus 1a
Power is supplied to the induction motor 5 via the PWM inverter 3 and the negative bus 1b. The control circuit 6 processes the command and detected current and voltage signals, and generates an energization signal for the switching elements of the PWM inverter 3.

PWMインバータ3はトランジスタとダイオードをそれ
ぞれ逆並列接続してなる6個のアームから構成されてい
るが、図のように3個の切換スイッチSu、 Sv、 
Swとして表すことができる。このPWMインバータ3
の各出力端子から電流検出器4u、 4v14wを経て
誘導電動機5に給電すると共に、直流側正負母線間に電
圧検出器2が接続され、これら検出器と後述するスイッ
チ状態変数から各相電流および各相電圧が検出できるよ
うになっている。
The PWM inverter 3 is composed of six arms each consisting of transistors and diodes connected in anti-parallel, and as shown in the figure, there are three changeover switches Su, Sv,
It can be expressed as Sw. This PWM inverter 3
Power is supplied from each output terminal to the induction motor 5 via current detectors 4u and 4v14w, and a voltage detector 2 is connected between the positive and negative buses on the DC side, and each phase current and each Phase voltage can be detected.

ここで、電動機の1次端子電圧および電流をそれぞれv
l j 11とし、2次電流を12とすると、電圧q2
軸変換された量のベクトル表示であり、例えばvlはd
軸成分をVld l q軸成分をVlqとすると、Vl
 ” Vld + j”Q     ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■で示され、
If + Illも同様に定義される。なお、式■左辺
の0はd、q両軸成分ともOの場合を表し、かご形回転
子の場合2次電圧はこのように0となろO 式■Jこおける定数は R,l: 1次巻線抵抗 Lll ; 1次インダクタンス R2; 2次巻線抵抗 L22 ; 2次インダクタンス N1;相互インダクタンス amは回転角速度、pは微分演算子を表す。
Here, the primary terminal voltage and current of the motor are respectively v
When l j is 11 and the secondary current is 12, the voltage q2
It is a vector representation of the axis-transformed quantity, for example, vl is d
If the axis component is Vldl and the q-axis component is Vlq, then Vl
"Vld + j"Q ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・It is indicated by ■,
If + Ill is similarly defined. Furthermore, the 0 on the left side of the equation represents the case where both d and q axis components are O, and in the case of a squirrel cage rotor, the secondary voltage is 0 as shown below. Secondary winding resistance Lll; Primary inductance R2; Secondary winding resistance L22; Secondary inductance N1; Mutual inductance am represents the rotational angular velocity, and p represents a differential operator.

一方、磁束の定義として、1吹出束φ1はφ、”’ L
o i+ +M iz   ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■であり、また式■の
第1行を展開して V+ = (LL+ + pLB ) !++pM i
z式■を代入し、整理するとつぎの如くである。
On the other hand, as a definition of magnetic flux, one blown flux φ1 is φ, "' L
o i+ +M iz ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・■, and by expanding the first line of formula ■, V+ = (LL+ + pLB)! ++pM i
Substituting the z expression ■ and rearranging it, we get the following.

vl −R1t1= pφ1    ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■分演栃1こ
より求められる。
vl −R1t1= pφ1 ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ■Required from 1 part of the book.

そして、各切換スイッチSu、Sv、Swは、正母線l
a側に倒れる場合と貝母fsib側に倒れる場合とがあ
り、中間位置をとることはない。前者を状態1゜後者を
状態Oとすると、インバータの出力状態は次に示すスイ
ッチ状態変数表ですべてを表すこきができる。
Each changeover switch Su, Sv, Sw is connected to the positive bus line l.
There are cases where it falls to the a side and cases where it falls to the shell fsib side, and it never takes an intermediate position. Assuming that the former is state 1 and the latter is state O, the output states of the inverter can be expressed in the following switch state variable table.

スイッチ状態変数表 ここζこ、kは切換スイッチ状態を示す番号で、この8
通りしか存在しない。才た、Vd 、 V、はd、q2
2成分で表したスイッチ状態変数で、実際のd。
Switch state variable table Here, k is a number indicating the changeover switch state, and this 8
There is only the street. Said, Vd, V, is d, q2
The actual d is a switch state variable expressed as a two-component.

q軸成分vld l Vlqは、これに直流電圧源1の
電圧■とルート(2/3 )を乗じて、 P7 と表せる。
The q-axis component vldlVlq can be expressed as P7 by multiplying it by the voltage ■ of the DC voltage source 1 and the root (2/3).

また、上記スイッチ状態変数表を図示したのが第3図で
あり、vlの横の括弧内は切換スイッチ811゜Sv、
Swの状態を示しており、kが増加するに従って時計方
向に60°ずつステップする電圧ベクトルを表している
。なお、k=0およびに=7は零ベクトルと呼ばれるも
ので、図では原点と一致する。
In addition, FIG. 3 shows the above switch state variable table, and the numbers in parentheses next to vl are the changeover switch 811°Sv,
It shows the state of Sw, and represents a voltage vector that steps clockwise by 60° as k increases. Note that k=0 and ni=7 are called zero vectors, which coincide with the origin in the figure.

1(=Qおよびに=7はそれぞれインバータの出力を決
定する切換スイッチSu、 Sv、 Swがすべて正母
線la側に倒れるか、または負母線1b (IQ 屹倒
れるかの違いはあるが、誘導電動機5の線間電圧はいず
れも0となり、3相短絡モードである。また、U。
1 (=Q and 7) are the induction motors. The line voltages of No. 5 are all 0, indicating a three-phase short circuit mode. Also, U.

v、w相の基準軸は後述する式■により、それぞれに=
1 、に=3 、に=5の方向に対応する。
The reference axes of the v and w phases are calculated as =
Corresponds to the directions 1, 3, and 5.

つぎに、瞬時トルクTは式■の1次磁束φ1と1次電流
11のベクトル積として式■により求められる。
Next, the instantaneous torque T is determined by equation (2) as the vector product of the primary magnetic flux φ1 and the primary current 11 in equation (2).

T=+61Xi1=φtdX lid x 11q−φ
1qXftd ・・””■ただし、φ1d+φ1qおよ
びt、d + 11qはそれぞれ1次磁束φlおよび1
次電流i1をd、q2軸に分解したときの各成分である
T=+61Xi1=φtdX lid x 11q−φ
1qXftd...””■However, φ1d+φ1q and t, d+11q are the primary magnetic flux φl and 1, respectively.
These are the respective components when the next current i1 is decomposed into the d and q2 axes.

さらに、制御回路6内のブロック601および603b
は切換スイッチSu、 Sv、 Swの状態と電圧検出
器2で検出した直流電圧源1の電圧Vとから1次端子電
圧Vlを算出するものであり、スイッチ状態変数表と式
■とから算出される。
Furthermore, blocks 601 and 603b in the control circuit 6
is to calculate the primary terminal voltage Vl from the states of the changeover switches Su, Sv, Sw and the voltage V of the DC voltage source 1 detected by the voltage detector 2, and is calculated from the switch state variable table and the formula (■). Ru.

ブロック602は電流検出器411+4V+4Wにより
検出された3相電流’111 ’V l ’Wを、次式
によりd、q22成分に変換するブロックである。
Block 602 is a block that converts the three-phase current '111'V l 'W detected by the current detector 411+4V+4W into d and q22 components using the following equation.

巻線抵抗R,を乗じ、ブロック604において1次端子
電圧V!から1次巻線抵抗R1と1次電流11の積を減
算する。
The primary terminal voltage V! is multiplied by the winding resistance R, in block 604. The product of primary winding resistance R1 and primary current 11 is subtracted from .

ブロック605は式■に従って磁束を積分演算するもの
であり、1次磁束φ1のd、q両軸成分φtd +φ1
qが求められる。
Block 605 is for performing an integral calculation of the magnetic flux according to the formula (■), and the d and q axis components of the primary magnetic flux φ1 φtd + φ1
q is required.

ブロック610では、第4図の磁束状態図に示すように
、1次磁束φ!ベクトルのd軸を基準とする時針方向の
回転角θが、境界線として30°、90°。
At block 610, as shown in the magnetic flux state diagram of FIG. 4, the primary magnetic flux φ! The rotation angle θ in the direction of the hour hand with respect to the d-axis of the vector is 30° and 90° as boundary lines.

150°、210°、270°、 33000)60”
毎ニ仕切られるどの領域に属しているかによって、制御
フラグfθを次のように発生する。
150°, 210°, 270°, 33000) 60”
A control flag fθ is generated as follows depending on which region the object belongs to.

一300≦θ〈30°:fθ=I 30°≦θ〈90°;fθ=■ 90°≦θ〈150°:fθ=■ 150°≦θ〈210°;fθ=■ 210’≦e <270’ : fθ=V270°≦θ
〈330°;fθ=■ ブロック606は磁束ベクトル長φ1を次式により算出
するものである。
-300≦θ<30°: fθ=I 30°≦θ<90°; fθ=■ 90°≦θ<150°: fθ=■ 150°≦θ<210°; fθ=■ 210'≦e <270 ': fθ=V270°≦θ
<330°; fθ=■ Block 606 is for calculating the magnetic flux vector length φ1 using the following equation.

φx=W−7・・・・・・・・・・・・・・・・・・叫
・・・・・■第5図はヒステリシスコンパレータの状態
制御図で、磁束ベクトル長φ1が磁束指令値φlに対し
、誤差限界ノφを用いて *  Δφ        *  ノφφ! 2<φ1
〈φ1 + 2  ・・団・・・・・・1団・・開目・
・[相]となるように制御するための制御フラグfφを
発生する。すなわち、磁束ベクトル長φ1が増加して上
*  ノφ 限であるφ1 + 2に達すると減磁を指令する制御フ
ラグfφ=−1を発生し、また磁束ベクトル長φ1が減
*  lφ 少して下限であるφ1 2に達すると増磁を指令するフ
ラグfφ=1を発生する。かくして、磁束ベクトル長φ
1は図示の矢印の方向にリミットサイクルを描くように
して制御されることになるが、実際には、ブロック60
6で式■により算出された磁束ベクトル長φ!がブロッ
ク608において磁束指令値* φ1から減算され、ブロック611において第5図の状
態制御図に従い制御フラグfφ−1,−1を発生する。
φx=W-7・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■Figure 5 is the state control diagram of the hysteresis comparator, where the magnetic flux vector length φ1 is the magnetic flux command value. For φl, using the error limit φ, * Δφ * φφ! 2<φ1
〈φ1 + 2... Group... 1 group... Eyes open...
- Generates a control flag fφ for controlling to [phase]. That is, when the magnetic flux vector length φ1 increases and reaches the upper limit of φ1 + 2, a control flag fφ=-1 that commands demagnetization is generated, and the magnetic flux vector length φ1 decreases after a little while and reaches the lower limit. When φ12 is reached, a flag fφ=1 is generated which commands magnetization. Thus, the magnetic flux vector length φ
1 is controlled to draw a limit cycle in the direction of the arrow shown in the figure, but in reality, block 60
The magnetic flux vector length φ calculated by formula ■ in 6! is subtracted from the magnetic flux command value *φ1 in block 608, and control flags fφ-1, -1 are generated in block 611 according to the state control diagram of FIG.

そして、第5図に示した磁束のリミットサイクルは、第
4図に関していえば、1次磁束φ1のベクトルの先端が
常に図示された円環部分に存在するように制御されてい
ることに対応する。また、前述の制御フラグfφと制御
フラグfθとが組み合わされて、例えばfφ=1 、f
θ=工の制御フラグが立っているとすると、領域が一3
0’≦θ〈300における増磁モードを意味するから、
1吹出束φlベクトルに積分されるべき1次電圧Mlベ
クトルは円の外向き成分を持ったものとなり、第3図お
よび第4図かpH らに=1.2.6のいずれかのみが選ばれる可能性があ
る。
Regarding FIG. 4, the limit cycle of the magnetic flux shown in FIG. 5 corresponds to the fact that the vector tip of the primary magnetic flux φ1 is controlled so that it always exists in the illustrated annular portion. . Further, the control flag fφ and the control flag fθ described above are combined, for example, fφ=1, f
Assuming that the control flag for θ=engine is set, the area is 13
Since it means the magnetization mode at 0'≦θ<300,
The primary voltage Ml vector to be integrated into one outflow bundle φl vector has an outward component of a circle, and only one of FIGS. 3 and 4 or pH = 1.2.6 is selected. There is a possibility that

ブロック607はブロック602 、605の両出力の
ベクトル積を式■(こより演算し、瞬時トルクTを算出
するものであり、ブロック6091こおいてトル* り指令Tから瞬時トルクTを減算し、トルク指令* Tと式■により求められた瞬時トルクTとの差が所定の
勝差限界以内に押えられるように、ブロック612にお
いて制御フラグfrを発生する。
Block 607 calculates the instantaneous torque T by calculating the vector product of both outputs of blocks 602 and 605 using the formula (2). In block 6091, instantaneous torque T is subtracted from torque command T, A control flag fr is generated in block 612 so that the difference between the command *T and the instantaneous torque T determined by equation (2) is kept within a predetermined victory margin limit.

第6図は3値ヒステリシスコンパレータの状態制御図で
、電動機力行時はトルク偏差T*−Tが上限値)Tl(
’Tl>0 )Jこ達すると、加速モードの制御フラグ
ft=1を発生する。電動機が加速されてトルク偏差が
下限値−ΔT2 (’T2>O)に達すると、零ベクト
ルモードの制御フラグfτ=Oを発生し、トルクが漸減
して再びトルク偏差が増加して上限値ノTlに達すると
加速モードに移り、第6図の上半部のヒステリシスルー
ズを矢印方向に周回するリミットサイクルを描く。これ
を時間領域にて表すと、第7図のトルク波形図に示すご
とく瞬時ト* ルクTは変動し、トルク指令Tを挾んで上、下の偏差分
ΔT1+ΔT2の帯域内を往復する。次に、電動機が回
生制動を行っている時は第6図の下半部のヒステリシス
ループを描くことになり、トルク偏差が負の下限値−Δ
T1(ΔTt>O)に達すると減速モードの制御フラグ
ft−−1を発生する。以下、カ行時と同様に矢印方向
のリミットサイクルを繰り返えす。かくして、ブロック
612は制御フラグff= 1 、0、−1のいずれか
を出力する。
Fig. 6 is a state control diagram of the three-value hysteresis comparator, in which the torque deviation T*-T is the upper limit) Tl (
'Tl>0) When J is reached, an acceleration mode control flag ft=1 is generated. When the electric motor is accelerated and the torque deviation reaches the lower limit value -ΔT2 ('T2>O), the zero vector mode control flag fτ=O is generated, the torque gradually decreases, and the torque deviation increases again until it reaches the upper limit value. When Tl is reached, the mode shifts to the acceleration mode, and a limit cycle is drawn that goes around the hysteresis loop in the upper half of FIG. 6 in the direction of the arrow. Expressing this in the time domain, the instantaneous torque T fluctuates as shown in the torque waveform diagram of FIG. 7, and reciprocates within a band of upper and lower deviations ΔT1+ΔT2 with the torque command T in between. Next, when the electric motor is performing regenerative braking, a hysteresis loop is drawn in the lower half of Figure 6, and the torque deviation is the negative lower limit - Δ
When T1 (ΔTt>O) is reached, a deceleration mode control flag ft--1 is generated. Thereafter, the limit cycle in the direction of the arrow can be repeated in the same way as when moving. Thus, block 612 outputs a control flag ff=1, 0, -1.

ブロック613はブロック610 、611 、612
から出力される3個の制御フラグfθ、fφ、 fvの
各組み合わせに最も適したインバータ出力電圧を決定す
るブロックであり、第4図で説明した1吹出束φ1のベ
クトル長と回転方向をこれら3個の制御フラグfθ、f
φ、 ftが制御する。
Block 613 is blocks 610, 611, 612
This is a block that determines the most suitable inverter output voltage for each combination of the three control flags fθ, fφ, fv output from control flags fθ, f
φ, ft control.

たとえば前述のごとく制御フラグfφ=1.fθ=■の
場合には、電圧ベクトルをスイッチ状態変数表のkに従
ってVl(k)で表すとすると、電圧ベクトルとして選
ばれる可能性があるのはに=1.2.6のいずれかであ
るが、このとき制御フラグfτ=1ならば、時計方向に
回転する成分を持つベクトルに=2すなわち出力電圧ベ
クトルv4(2)が選ばれる。
For example, as described above, the control flag fφ=1. In the case of fθ=■, if the voltage vector is expressed as Vl(k) according to k in the switch state variable table, the potential to be selected as the voltage vector is either 1.2.6. However, at this time, if the control flag fτ=1, then =2, that is, the output voltage vector v4(2) is selected as a vector having a clockwise rotating component.

もしfτ=−1のときはvl(6)、fr±Oのときは
ゼロベクトルで、vl(0)またはvt(7)が選ばれ
る。
If fτ=-1, vl(6) is selected, and if fr±O, the zero vector is selected, and vl(0) or vt(7) is selected.

そして、次に示すスイッチングテーブルは、3個の制御
フラグfφ、fθ、 ftのすべての組み合わせについ
て出力電圧ベクトルの番号にの値を示したもので、毎演
算サイクル毎lこブロック613においてこのスイッチ
ングテーブルを参照することにより、PWMインバータ
3ヘスイツチング信号を送り、磁束およびトルクの瞬時
制御が行われる。
The switching table shown below shows the values of the output voltage vector numbers for all combinations of the three control flags fφ, fθ, and ft. By referring to , a switching signal is sent to the PWM inverter 3, and instantaneous control of magnetic flux and torque is performed.

スイッチングテーブル なお、インバータ周波数は第4図の1吹出束φ1ベクト
ルの回転速度と考えることができるが、これは外部から
与えられるものではなく、式■による電圧ベクトルの積
算結果として生じるものである。
Switching table Note that the inverter frequency can be considered as the rotational speed of one blown bundle φ1 vector in FIG. 4, but this is not given from the outside, but is generated as a result of integrating the voltage vectors according to equation (2).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述したように、従来の銹導電動機のベクトル制御方式
とは全く異なる空間ベクトル法に基づく制御方式につい
て詳細説明したが、その基本原理とするところは、空間
ベクトルで表わされた電動機の1次電流11および1吹
出束φlのベクトル積とP 15 して瞬時発生トルクを演算し、これとトルク指令* Tとの偏差に応じて、予めテーブル化されているインバ
ータのトルク応答を最適化するスイッチングパターンを
選ぶことにある。
As mentioned above, we have explained in detail the control method based on the space vector method, which is completely different from the conventional vector control method for rust conduction motors. Switching that calculates the instantaneous generated torque by calculating the vector product of the current 11 and the 1-blowout bundle φl, and optimizes the torque response of the inverter, which is tabulated in advance, according to the deviation between this and the torque command *T. It's about choosing a pattern.

しかしながら、かような制御方式の欠点として、1吹出
束φlは制御回路6のブロック601およびブロック6
03bにおける切換スイッチ811 + Sy t s
wの状態と、電圧検出器2で検出した直流電圧源1の電
圧Vとスイッチ状態変数表と式■とから1次端子電圧v
1を算出するブロックを経て、ブロック6051ごて積
分演算してc+、q両軸成分φtd +φIqが求めら
れるものであって、PWMインバータ3の各トランジス
タ素子のアンバランスあるいはデッドタイムの差異によ
り、またインバータ主回路および誘導電動機5の巻線の
アンバランスのために、前記1次端子電圧v1はこれら
の影響が入らない遅れなしの理想電圧を出力されるもの
である。
However, as a drawback of such a control method, one blowout bundle φl is
Changeover switch 811 + Sy t s in 03b
The primary terminal voltage v is determined from the state of w, the voltage V of the DC voltage source 1 detected by the voltage detector 2, the switch state variable table, and the formula (■).
1, the c+ and q axis components φtd + φIq are obtained by integral calculation using a block 6051. Due to the unbalance of the inverter main circuit and the windings of the induction motor 5, the primary terminal voltage v1 is outputted as an ideal voltage without delay and free from these influences.

しかるに、低速、軽負荷の場合PWMインバータによる
電圧波形は単純な方形波ではなく、それに多くのきざみ
を入れその幅を変化されているため、特にトランジスタ
素子のアンバランスやデッドタイムの影響は大きなもの
となり、誘導電動機に実際に印加される電圧はデッドタ
イム分だけ幅が狭く実効電圧が低下する。才たは、各素
子のアンバランスによって各相の実効電圧のアンバラン
スが生じる。そのため、電動機内の実1吹出束は前記演
算結果の1吹出束φ1よりプツトタイムがあることから
小さく、またアンバランスがあることで歪んだものとな
り、磁束が正常な円軌跡を描かなくなってしまう。この
結果、低速域で安定な電動機回転ができなく回転リップ
ルを生じ、トルクもリップルを含み滑らかな制御ができ
なくなる問題点がある。
However, in the case of low speeds and light loads, the voltage waveform produced by a PWM inverter is not a simple square wave, but has many increments and its width is varied, so the effects of unbalance of transistor elements and dead time are particularly large. Therefore, the voltage actually applied to the induction motor has a narrow width corresponding to the dead time, and the effective voltage decreases. In other words, the effective voltages of each phase become unbalanced due to unbalance of each element. Therefore, the actual blown-out flux in the motor is smaller than the calculated 1-blown flux φ1 due to the put time, and is distorted due to imbalance, so that the magnetic flux does not draw a normal circular trajectory. As a result, the electric motor cannot rotate stably in a low speed range, causing rotational ripples, and the torque also includes ripples, making smooth control impossible.

そしてこれを改善するためには、PWMインバータ内の
各トランジスタのデッドタイムの調整や電動機の各巻線
の低周波域までのバラツキをなくすという方策がある。
In order to improve this, there are measures such as adjusting the dead time of each transistor in the PWM inverter and eliminating variations in the windings of the motor up to the low frequency range.

しかし、かかる改善策は汎用性がなく解決策とはなり得
ないものであった。
However, such improvement measures lacked versatility and could not serve as a solution.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上述したような点に鑑み、演算磁束すサージユ
の歪みや不安定回転の不具合を解消するため、特に誘導
電動機の相電圧を直接的に取り込むようにしたものであ
る。すなわち、2個の相電圧va、vbを直接検出する
ことにより、前述した式■に対応すべく1吹出束φa、
φbをつぎの式■′より求めるようにした技術思想に基
づくものである。
In view of the above-mentioned points, the present invention is designed to directly take in the phase voltage of the induction motor in order to eliminate the distortion of the calculated magnetic flux surge and the problems of unstable rotation. That is, by directly detecting the two phase voltages va and vb, one blowout bundle φa,
This is based on the technical idea that φb is calculated from the following equation (■').

よって、式■′1こて電動機の各相1吹出束は加算積分
回路により得るものである。
Therefore, the one-blowout bundle of each phase of the formula (2'1) trowel motor is obtained by the addition and integration circuit.

さらには、1吹出束φlのd、q軸の2軸に分解したd
軸成分φd、q軸成分φqは次式で求めるもの式■′に
よる如く、d軸成分φdおよびq軸成分φqは加算回路
により得るものである。
Furthermore, the d and q axes of one discharged bundle φl are decomposed into two axes:
The d-axis component φd and the q-axis component φq are obtained by the following equations.As shown in the equation 2', the d-axis component φd and the q-axis component φq are obtained by an adder circuit.

〔作 用〕[For production]

力1かる技術的手段を効用することにより、前述した如
きインバータ直流入力電圧の検出値とスイ、チの状態表
による電圧パルス幅信号との積きして演算のうえ得られ
るインバータ出力電圧に関する問題点の解決を図るもの
であり、特に誘導電動機の電圧・電流検出手段および磁
束積分回路について以下に述べる。
By utilizing the technical means described above, problems related to the inverter output voltage obtained by multiplying the detected value of the inverter DC input voltage as described above and the voltage pulse width signal from the switch and switch state tables can be solved. In particular, the voltage/current detection means and magnetic flux integrating circuit of the induction motor will be described below.

すなわち、誘導電動機の三相の相電圧va、vbは三相
擬似中性点をもうけた抵抗分圧回路より分圧された相電
圧として検出し、電流は電流検出器1a。
That is, the three-phase phase voltages va and vb of the induction motor are detected as phase voltages divided by a resistive voltage divider circuit having a three-phase pseudo-neutral point, and the current is detected by the current detector 1a.

1bを検出する。1b is detected.

いま三相誘導電動機の一相分を考えてみると、式■と同
様に、 であるから、検出した相電圧Vdと、相電流iaに1次
巻線抵抗R1を掛けた(Rxia)の1次抵抗降下分の
大きさを、相電圧との割合と調整するこさにより、実際
の誘導電動機の中lこ発生する1吹出束を評価する磁束
量が式■′なる積分回路を構成することで容易に得られ
るものとなる。
Now, if we consider one phase of a three-phase induction motor, as in formula By adjusting the magnitude of the secondary resistance drop and the ratio with the phase voltage, it is possible to configure an integral circuit that calculates the amount of magnetic flux that evaluates one blown flux generated in an actual induction motor using the formula It will be easily obtained.

ここで、φ3.φbからφd、φqを算出する方法は、
3PI3 相−2相の変換公式および(φ□+φb+φC=O)な
る条件より、式■“が成立するため、φdはφ8にイン
定数を掛けておくことでよい。
Here, φ3. The method to calculate φd and φq from φb is as follows:
From the 3PI3 phase-2 phase conversion formula and the condition (φ□+φb+φC=O), the formula ■'' holds true, so φd can be obtained by multiplying φ8 by an in constant.

よって、このφd、φqにより1吹出束ベクトルを、(
φ1=φd+jφq)として磁束およびトルク制御に適
用すればよいものとなる。
Therefore, with these φd and φq, one blowout bundle vector is expressed as (
φ1=φd+jφq) and can be applied to magnetic flux and torque control.

このようにして、電圧検出器2から直接インバータの出
力電圧波形の立ち上がり、立ち下がりのタイミングを検
出しようとすると、一般的な電圧検出器は遅れが大きく
急峻なインバータ出力電圧の検出を正しく行うことがで
きないが、本方式lこよれば、インバータ出力電圧波形
の立ち上がり。
In this way, when attempting to detect the rising and falling timing of the inverter output voltage waveform directly from the voltage detector 2, a general voltage detector has a large delay and cannot correctly detect the steep inverter output voltage. However, according to this method, the rise of the inverter output voltage waveform.

立ち下がりのタイミングの検出とは異なり、電圧検出量
の積分量を扱うシステムをとるため、制御偏差のオフセ
ットが取り除かれかつ積分器出力lこ適当なゲインを介
して帰還しているため、先に従来技術の項目で述べた方
式に比べて、格段にきめ細かい制御を実現することがで
きる。
Unlike detecting the fall timing, we use a system that handles the integral amount of the voltage detection amount, so the offset of the control deviation is removed and the integrator output l is fed back through an appropriate gain, so the Compared to the method described in the prior art section, much finer control can be achieved.

さらに、本発明を実施例図面を参照して詳述する。Further, the present invention will be explained in detail with reference to embodiment drawings.

〔実 施 例〕〔Example〕

第1図は本発明が適用された一実施例の要部構成を示す
もので、6′、6“は制御回路、7u、7v、7wは電
圧検出器である。図中、第2図と同符号のものは同じ機
能を有する部分を示す。
FIG. 1 shows the main configuration of an embodiment to which the present invention is applied, in which 6' and 6'' are control circuits, and 7u, 7v, and 7w are voltage detectors. The same symbols indicate parts having the same function.

すなわち、第1図に示す系統においては第2図に示した
ものに対し、電圧検出器70 t 7V * 7Wが付
設され、第2図に示した制御回路6に代え制御回路6/
 、 6//が設けられてなるものである。ここに、制
御回路6“は制御回路6のブロック601 、602 
That is, in the system shown in FIG. 1, a voltage detector 70t 7V * 7W is added to the system shown in FIG.
, 6// are provided. Here, the control circuit 6'' includes blocks 601 and 602 of the control circuit 6.
.

603a 、 603b 、 604 、605が除去
されたものである。
603a, 603b, 604, and 605 have been removed.

制御回路6′において、ブロック601′は電圧検出器
7u、 7v 、 7wにて擬似中性点のある3相分圧
回路から相電圧VB 、 Vl)を検出量とし、また電
流検出器4u * 4v + 4wにて検出される相電
流ia、 ibに1次巻線抵抗R,による抵抗降下を考
慮した(Rtia)。
In the control circuit 6', a block 601' uses voltage detectors 7u, 7v, and 7w to detect phase voltages VB, Vl) from a three-phase voltage divider circuit with a pseudo-neutral point, and a current detector 4u*4v. The resistance drop due to the primary winding resistance R was considered in the phase currents ia and ib detected at +4W (Rtia).

(R1[b )なる検出量から、(vB  R,1tB
 ) + (vb−Rlib)なる減算を行うものであ
る。その(R,I)補償としてR1の大きさは、ここで
は電圧降下量であるのでR1の値は電圧ゲイン調整とし
ておけば、電圧、電流に対しての抵抗降下の操作量の調
整が可能である。
From the detected amount (R1[b), (vB R, 1tB
) + (vb-Rlib). As the (R, I) compensation, the magnitude of R1 is the amount of voltage drop here, so if the value of R1 is set as voltage gain adjustment, it is possible to adjust the manipulated variable of resistance drop with respect to voltage and current. be.

ブロック602′は3相→2相変換を行うもので、また
ブロック601′で得られる減算式の積分回路構成を行
うブロックが603′である。
Block 602' is for performing three-phase to two-phase conversion, and block 603' is for constructing the subtractive type integration circuit obtained in block 601'.

ブロック604a’、 604b’は、アイソレータと
してブロック603’、 602’まで電動機の電位が
充電されているのを、次段への出力信号と絶縁させてい
るものである。なお、ブロック602’ による変換機
能をブロック604b’の後段としてもよいことは勿論
である。
Blocks 604a' and 604b' act as isolators to isolate the electrical potential of the motor charged up to blocks 603' and 602' from the output signal to the next stage. It goes without saying that the conversion function of block 602' may be performed after block 604b'.

プロ、り605′は、先に作用の項目でも述べたようl
ごφa、φbからφd、φqに変換する加算およびゲイ
ン定数調整部であり、d−q軸に分解されたφd、φq
が得られることから、(φ1=φd+jφq)なる1吹
出束ベクトルとなるものである。
As mentioned earlier in the section of action, Pro 605' is
This is an addition and gain constant adjustment section that converts φa, φb into φd, φq, and φd, φq decomposed into d-q axes.
Since this is obtained, one outflow bundle vector is (φ1=φd+jφq).

そして、制御回路6″は前述の構成部からなるものであ
り、それらは第2図に示された制御回路6で説明してい
るので、ここではその詳細説明を省略、する。
The control circuit 6'' is composed of the above-mentioned components, which have been explained in connection with the control circuit 6 shown in FIG. 2, so detailed explanation thereof will be omitted here.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

瞬時空間ベクトルで表わした1次磁束と1次電流とのベ
クトル積によりトルクが演算可能な誘導電動機のトルク
磁束制御方式において、その1次磁束は電動機端子電圧
を積分することにより得られる。
In a torque flux control method for an induction motor in which torque can be calculated by the vector product of the primary magnetic flux expressed as an instantaneous space vector and the primary current, the primary magnetic flux is obtained by integrating the motor terminal voltage.

したがって、インバータの出力電圧、電流を検出すれば
磁束およびトルクを同時をこ独立に制御することができ
、先Jこ援用した如きベクトル制御のような2次側の定
数または変数を使わなくてもすむが、このトルク制御系
で主要な制御量である1次磁束を得るための電圧の検出
手段のうち、スイッチングのためのトランジスタのデッ
ドタイムによる出力電圧の遅れや、その主回路と電動機
巻線等のインピーダンスのアンバランスに付随する3相
電圧のアンバランスの影響が大きくなると、必然的に電
圧を積分した1次磁束もアンバランスになP 23 ることから磁束リサージュの回転角速度は一定とならな
く、特に速度比で(100:1)以下の低速域や軽負荷
時に問題が生じていたが、かくの如き問題点は改善し得
る。
Therefore, by detecting the output voltage and current of the inverter, the magnetic flux and torque can be controlled simultaneously and independently, without using constants or variables on the secondary side such as vector control as mentioned above. However, among the voltage detection means for obtaining the primary magnetic flux, which is the main control variable in this torque control system, there is a delay in the output voltage due to the dead time of the switching transistor, and the main circuit and motor windings. When the influence of the three-phase voltage unbalance associated with the impedance unbalance becomes large, the primary magnetic flux that integrates the voltage will inevitably become unbalanced, so the rotational angular velocity of the Lissajous magnetic flux will be constant. However, such problems can be improved, especially in low speed ranges with a speed ratio of (100:1) or less or under light loads.

以上説明したように本発明によれば、低速、軽負荷時で
のデ、トタイムの影響、前述の主回路のアンバランスに
よる電圧歪みをも制御されるため、1吹出束の正常回転
と真円のりサージュが得られ、低速安定回路が得られト
ルクリップルが低減化される極めて実用価値の顕著であ
る格別な方式を提供できる。
As explained above, according to the present invention, it is possible to control the voltage distortion due to the influence of de-time at low speeds and light loads, and the unbalance of the main circuit mentioned above, so that the normal rotation of one blown bundle and perfect roundness can be achieved. It is possible to provide an exceptional system that has remarkable practical value, which provides a high adhesive surge, a low-speed stable circuit, and a reduced torque ripple.

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

第1図は本発明が適用された一実施例の要部構成を示す
プロ、り図、第2図〜第7図は本出願人が先に提案法の
PWMインバータの出力電圧検出方式が用いられた一例
を説明するため示したもので、第2図は制御系を示すブ
ロック図、第3図はスイッチ状態変数によるインバータ
出力電圧のベクトル図、第4図は磁束状態図、第5図は
磁束の2値ヒステリシスコンパレータの状態制御図、第
6図はトルクの3値ヒステリシスコンパレータの状態制
御図、第7図は電動機のトルク波形図である。 l・・・・・・直流電圧源、2,7ur7v*7w・・
・・・・電圧検出器、3・・・・・・PWMインバータ
、411 r 4v * 4w・・・・・・電流検出器
、5・・・・・・誘導電動機、6 、6’ 、 6″・
・・・・・制御回路。
Fig. 1 is a schematic diagram showing the main part configuration of an embodiment to which the present invention is applied, and Figs. Figure 2 is a block diagram showing the control system, Figure 3 is a vector diagram of the inverter output voltage depending on switch state variables, Figure 4 is a magnetic flux state diagram, and Figure 5 is a diagram of the magnetic flux state. FIG. 6 is a state control diagram of a binary hysteresis comparator for magnetic flux, FIG. 6 is a state control diagram of a three-value hysteresis comparator for torque, and FIG. 7 is a torque waveform diagram of an electric motor. l...DC voltage source, 2,7ur7v*7w...
...Voltage detector, 3...PWM inverter, 411 r 4v * 4w... Current detector, 5... Induction motor, 6, 6', 6''・
...Control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 誘導電動機の電圧信号および電流信号から磁束およびト
ルクの瞬時値を演算するとともに、該演算磁束および演
算トルクとそれぞれの指令値との偏差が所定の許容誤差
内で与えられた磁束およびトルクの指令に追随する如く
、予めテーブル化されているインバータのトルク応答を
最適化するスイッチングパターンを選択するPWMイン
バータによる誘導電動機のトルク磁束制御方式において
、前記電圧信号を誘導電動機の相電圧により直接的に検
出しかつ一相分の一次抵抗電圧降下をも検出するととも
に、該検出値を加算積分のうえ一次磁束量をそれぞれ積
分量として得ることにより、一次磁束ベクトルを生成し
てトルクの瞬時制御を行うようにしたことを特徴とする
誘導電動機のトルク磁束制御方式。
The instantaneous values of magnetic flux and torque are calculated from the voltage and current signals of the induction motor, and the deviations between the calculated magnetic flux and torque and the respective command values are calculated within a predetermined tolerance to the given magnetic flux and torque commands. Similarly, in a torque flux control method for an induction motor using a PWM inverter that selects a switching pattern that optimizes the torque response of an inverter that is tabulated in advance, the voltage signal is directly detected by the phase voltage of the induction motor. In addition, it also detects the primary resistance voltage drop for one phase, adds and integrates the detected value, and obtains the primary magnetic flux amount as an integral amount, thereby generating a primary magnetic flux vector and performing instantaneous torque control. A torque flux control method for an induction motor, which is characterized by:
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61106090A (en) * 1984-10-20 1986-05-24 ブラウン・ボバリ・ウント・シー・アクチエンゲゼルシヤフト Method and device for controlling revolving field apparatus

Patent Citations (1)

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JPS61106090A (en) * 1984-10-20 1986-05-24 ブラウン・ボバリ・ウント・シー・アクチエンゲゼルシヤフト Method and device for controlling revolving field apparatus

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