JPS63245290A - 誘導機の制御装置 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は誘導電動機をベクトル制御により可変速制御す
るための誘導機の制御装置に関する。

（従来の技術） 誘導電動機は従来定速度電動機として使用されることが
多かったが、近年電力半導体素子の進歩によってインバ
ータやサイクロコンバータ等の電力変換器が容易に構成
できるようになったことに伴い、可変速電動機としての
用途が著しく拡大　。

してきた。

誘導電動機の可変速制御方式としては優れた応答特性が
得られることから、ベクトル制御方式が採用されること
が多い。このベクトル制御方式には２次磁束をベクトル
量として検出し１次電流の制御信号に用いる磁束検出形
ベクトル制御方式と磁束ベクトル金電動機定数に基いて
演算し制御するすべり周波数形ベクトル制御方式が知ら
れている。

従来のすベシ周波数形ベクトル制御装置は第４図に例示
するように、２次磁束指令値Φ２＊と発生トルク指令値
τ＊を入力して１次電流指令値Ｉげを出力するベクトル
制御指令演算回路１と前記１次電流指令値１１＊に基い
て１次電流値Ｉ、を制御する電力変換器２と、この１次
電流値Ｉ、によって所定の速度およびトルクで回転する
誘導電動機３と。

この電動機の回転速度ω８を検出する速度検出器４とか
ら構成されている。

ベクトル制御指令値演算回路１は２次磁束指令値Φ２＊
と発生トルク指令値τ“とを誘導電動機３の伝達特性に
応じて演算し、１次電流の実数成分指令値１．Ｒ＊と虚
数成分指令値１１．＊およびすペシ周波数指令値ωｔを
出力する各種定数１１．１２゜１２′、除算要素Ｊ　３
　、１３’乗算器１９微分要素１４、加算器１５．１７
などを備えている。なお。

図においてＬ２＊は誘導電動機の２次側自己インダクタ
ンス、Ｒ２囃２次抵抗値９Ｍ＊は相互インダクタンスで
運転前に設定される。

１次電流の実数成分指令値ｌ、−とＩＩｊ、数成分指令
値ｌ、１′は演算回路１６に導かれ、１次電流指令絶＊ 対像１１　　として出力される。一方、すべり周波数指
令値ωｔは速度検出器、４からの回転周波数信号ω８と
ともに加算器１７に導かれて加算された後。

ベクトルジェネレータ１８によりて２次磁束の予測位置
を示す単位ベクトルに変換される。乗算器１９はこの単
位ベクトルと前記の１次電流指令絶対値１＊を乗算し、
得られた１次電流指令値工げを電力変換器２に向けて出
力する。

上述のように１次電流の成分指令値’　Ｉ　Ｒ”　’　
１　；およびすベシ周波数指令値ω８′を演算する場合
には２次抵抗Ｒ２＊が直接関与するが、従来のベクトル
制御方式では、この２次抵抗値Ｒ２＊を一定として制御
を行っていた。

第５図は磁束検出形のベクトル制御方式の例であシ磁束
は検出器を設置しないで誘導電動機の電圧’ａ１　”ｂ
ｌ　”　　と１次電流’ａ１　”　Ｎ　”　ｃＩをもと
にして磁束演算器において演算により求められる。磁束
演算器の出力は２次磁束ベクトルの静止２軸成分φヶ１
．φ７．であシベクトルアナライザによって絶対値成分
１φ２１と位置自虐ψ・（２）ψに変換される。

一方、磁束指令値Φ２＊とトルク指令値τ９はそれぞれ
に対応した磁化電流ｌ６．＊と、トルク電流ｌ１．＊に
変換される。ｉ、、”　、　ｉｌ、”は回転磁束をｄ軸
に考えた回転座標系における磁化電流とトルク電流であ
シ、前記位置角ψをもとに固定子座標系における電流’
ａ、＊ｅ　’／１”変換する。即ち、ベクトル回転器の
出力１　　、ｉ　　は２次磁束成分φヶ１．φ５．ヲα
１　　　　β１ 作るための電流で、２相−３相変換を行って電力変換器
の電流指令’＆１”　’ｂｌ”　’ａ、＊を作υ従来の
通常の手段で電力変換器の出力電流を制御する。

磁束検出形ベクトル制御方式においては電流指令を与え
て磁束を直接制御するので電動機定数で最も不確定要素
の多い２次側のインダクタンスや抵抗を必要としない。

従って、誘導電動機の１次回路、２次回路の定数が変化
しても、磁束演算機の入力電圧マａ１＋ｂ１　　　ｃｌ
　’入力電流１　　、ｉ　　、ｉ　　の変化とａｌ　　
　　　ｂｌ　　　　　ｃｌ して受けとめられ、それに応じて磁束の演算結果が変る
ので、パラメータの変化によるベクトル制御特性の劣化
は少ない。

しかしながら、磁束の検出器を設けることについてはセ
ンサの精度および分解能に問題が多く。

磁束演算器を用いると、特に低速時の電圧ひずみのため
に演算精度に問題があシ、実施できないのが実情である
。

（発明が解決しようとする問題点） すべり周波数形ベクトル制御においては、温度によって
２次抵抗が変化すると、すベシ周波数指令。３本の計算
に大きな゛誤差が発生し、本来ノヘクトル制御が維持で
きなくなり、特性が劣化する。

従って、何らかの手段により２次抵抗値が温度によって
変化したことを検出または推定し、すベシ周波数指令ω
−を演算する過程でそれを反映させてベクトル制御特性
の劣化を補償する必要がある。

本発明の目的はすべり周波数ベクトル制御において２次
抵抗の変化による特性の劣化全Ｒ２推定回路を付加して
所定の制御特性を維持することが出来る誘導機の制御装
置を提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するｔめの手段及び作用）本発明は前述
目的を達成するために、誘導機の入力有効電力を検出す
る有効電力演算回路を設け、更に、この回路の出力信号
と、トルク電流指令値と、入力電流と、すべり周波数の
情報により誘導機の２次抵抗Ｒ２を推定する２次抵抗推
定回路を設け、温度によって変化する２次抵抗Ｒ２ｆ袖
償して、２次抵抗の変化によって制御精度の低下するこ
とを防止したものである。

（実施例） 第１囚は本発明の１実施例を示す。誘導電動機３は電力
変換器２によって可変周波数の交流電力が供給され速度
検出器４によって回転周波数ω８をピックアップしてい
る。

１はベクトル指令演算回路である。

匝束指令Φ２＊は磁化電流演算器２０において磁化電流
指令１ｄげへ、トルク指令τ１はトルク電流演算器２ノ
においてトルク電流指令１ｑ１＊へ変換される。磁化電
流指令１ｄげとトルク電流指令１．げはベクトル変換器
３０によって回転磁束座標軸（ｄ。

ｑ軸）上での電流１１９１位置角θ”に変化される。

一方トルク電流指令１．ケと磁束指令Φ２＊ｆｔ用いて
すべり周波数演算器３１においてすベシ周波数指令ω、
＊を作り、回転周波数ω８とωｒの和すなわ１欠周波数
ω１を作る。さらに、周波数ω１は積分器３２によって
積分し回転座標軸の位置角ψ、＊を求め、前記ａｑ軸上
での位名：角θ１との和即ちθげ＝θ与ψげを求めると
θげは静止軸上でみ九電流の位置である。１次電流の絶
対値ｌげは缶化電流成分とトルク電流成分の合成電流で
あり、位置角θげはその静止２軸上での位置を示す◎従
って１１１、θ１＊ヲ２相→３相変換して３相を流指令
””　”　ｂｌ”　ｔ　ｉ。げを作り比較器２６．２７
゜２８において電力変換器の出力電流’ａ１　ｅ　’ｂ
１　ｔ’ａ１と比較する。その後の電流制御は通常の比
例形又は比例と積分の兼用形の制御器により、実電流が
指令電流に一致するように制御される。

以上の制御方法によりベクトル制御が可能になるがすべ
り周波数指令ω−を演算するときによって計算するので
、Ｒ２が温度によって変化するとすベシ周波数指令に誤
差が含まれる。その結果として１欠周波数ω１も誤差を
含み、１次−流の位置角θげも誤差を含む。従って、磁
化電流とトルク電流の直交関係は維持できたくなシ、ベ
クトル制御特性が劣化する。そこで有効電力演算回路４
０と２次抵抗推定回路４５を付加し、その結果全磁化電
流演算およびすべり周波数演算に反映させようとするも
のである。

本発明−よるＲ２の推定法を第２図の誘導電動機の等価
回路を用いて説明する。図においてＶ、は電圧、Ｒ，、
Ｘ、は１次の抵抗およびもれリアクタンス、Ｒ２′、Ｘ
２′は２次抵抗および２次もれリアクタンスの１次換算
値、−は励磁リアクタンス、ＲＦｉ機械出力と等価な２
次抵抗である。またＩｌ、Ｉｏ、Ｉ、はそれぞれ１次電
流、励磁電流、２次電流を示す。同図の等価回路におい
て１次側からみた有効電力Ｐ。

はすべりをＳとすると、 Ｐ　（、＝ｒ　１　’Ｒ１＋　Ｉ　２’Ｒ２７Ｅ　　　
　　　　　■である。従って、もし温度変化等によって
２次抵抗Ｒ２が変化したとするとその換算値８２′に変
化が現われ、有効電力Ｐ、にもその影響が観測される筈
である。本発明はこの事実に着目し、有効電力を有効電
力演算回路４０において検出して逆にＲ２を算出しよう
とするものである。

前述のすベシ周波数指令ω８９の演算には設計値８２Ｇ
が使用されるが実際に運転した結果として得られる抵抗
値 によって演算され当然のことながら設計値Ｒ２０とは一
致しない。■式において人力Ｐｅｅ１次電流■４．すべ
りＳは容易に測定されるが、２次電流工２け測定できな
い量である。しかし、工２はトルクを発生するｔａその
ものであるのでベクトル変換器３０の出力ｉ＊を換算し
て指令値エタで代用するとすれば電力の測定によってほ
ぼ完全に２次抵抗Ｒ２を求めることができる。即ち ■式の結果をもとにすべ＃）周波数指令ω０と磁化電流
指令１　ｄｌ”の演算に反映させベクトル演算の修正を
行えばＲ２の変化によって生じていた誤差を修正するこ
とが出来る。

＠３図は他の実施例を８２の補正方法のみに限定して図
示したものである。この実施例においては。

２次抵抗の設計値Ｒ，１次抵抗Ｒ４，１次電流の測定値
Ｉ１，２次電流の指令値Ｉ２″によって電力の目標値Ｐ
ビ ーＰ、”　＝　Ｉ、”Ｒ，十Ｉ２”Ｒ２ｏ’／Ｓ　　　
　　■を作り、実測された入力Ｐ１と比較する。このと
きの電力の偏差ｐ、　”　−ｐ、は２次抵抗がＲ２ｏが
Ｒ２へと変化したためであシ適当なダイ／Ｋを乗じて抵
抗の誤差ΔＲ２を求め、設計値”２０に加えれば、２次
抵抗の真値が得られる。

なお、′α動機によっては鉄損が無視できない場合もあ
る。この時は、磁力の演算を、電流値の異なる２点で求
め、鉄損分を相殺するように偏差電流と偏差電力によっ
て８２の演算を行えば、その影響を最小限にすることが
可能になる。この場合鉄損は、主として電圧と同波数に
起因するので電圧と周波数を常時サンプリングしておい
て、両者の條件が近い所で偏差電力と偏差を流を求める
方が好ましい。Ｒ２の変化は温度変化によるところが大
きくきわめて大きな時定数であるので鉄損等を相殺する
２点を探すことはそれ程難かしい事ではない。

［発明の効果コ 本発明は誘導機のベクトル制御において、ベクトル制御
指令演箪過穆に含まれていたＲ２変化の影響を有効電力
を観測することによって補正し、すベシ周波数指令等の
演算をよシ正確に行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の誘導機の制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は誘導機の等価回路図、第３図は本発
明の他の実施例におけるＲ２の補正方法を示すブロック
図、第４図、第５図は従来１・・・ベクトル制御指令演
算回路、２・・・電力変換器、３・・・誘４電ｍ機、４
−ＭＩＸｔｌｉ出器、ｉ　ｏ　、ｚｉ。 １２　、１２’・・・比例定数、１３　、１３’・・・
割算器、１４・・・微分器、１５．１７・・・加算器、
１６・・・ベクトル演は器、１８・・・ベクトルジェネ
レータ、１９・・・掛算器、２θ・・・磁化電流演算器
、２１・・・トルク電流演算器、２２・・・ベクトル回
転器、２３・・・２相−３相変換器、２４・・・磁束演
算器、２５・・・ベクトルアナライプ、２６．２７１２
８．３６・・・比較器、３０・・・ベクトル変換器、３
２・・・積分器、３４゜３５・・・加算器、４０・・・
有効電力演算回路、４１・・・変圧器、４２，４３．４
４・・・変流器、４５・・・２次抵抗推定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導機と回転速度検出器と、電力変換器と、ベクトル制
   御指令演算回路からなる誘導機の制御装置において、誘
   導機の入力有効電力を検出する有効電力演算回路と該回
   路の出力信号と、トルク電流指令値と入力電流とすべり
   周波数の情報により前記誘導機の２次抵抗Ｒ＿２を推定
   する２次抵抗推定回路を具備し、２次抵抗Ｒ＿２の変化
   を補償するようにしたことを特長とする誘導機の制御装
   置。