JPS6412194B2 - - Google Patents
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- JPS6412194B2 JPS6412194B2 JP17093180A JP17093180A JPS6412194B2 JP S6412194 B2 JPS6412194 B2 JP S6412194B2 JP 17093180 A JP17093180 A JP 17093180A JP 17093180 A JP17093180 A JP 17093180A JP S6412194 B2 JPS6412194 B2 JP S6412194B2
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- JP
- Japan
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- magnetic flux
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- induction motor
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 53
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 34
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 30
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/048—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using AC supply for only the rotor circuit or only the stator circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
- H02P2207/01—Asynchronous machines
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
- H02P27/047—V/F converter, wherein the voltage is controlled proportionally with the frequency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電力変換器により駆動される誘導電動
機をベクトル制御する誘導電動機の制御装置に関
する。
機をベクトル制御する誘導電動機の制御装置に関
する。
可変電圧、可変周波の電力変換器を用いて誘導
電動機の回転速度を制御する速度制御法にベクト
ル制御がある。ベクトル制御は誘導電動機の１次
電流をトルク電流と励磁電流とに分けて別個に制
御する。このため、精度のよいトルク制御、速度
制御を行うことができ、さらに直流電動機と同様
に界磁弱め制御も行うことができる。
電動機の回転速度を制御する速度制御法にベクト
ル制御がある。ベクトル制御は誘導電動機の１次
電流をトルク電流と励磁電流とに分けて別個に制
御する。このため、精度のよいトルク制御、速度
制御を行うことができ、さらに直流電動機と同様
に界磁弱め制御も行うことができる。
誘導電動機の磁束φと励磁電流Inとには
φ＝MIn／１＋T2s ……(1)
の関係が成立する。ここでＭは励磁インダクタン
ス、T2は２次回路の時定数、ｓはラプラス演算
子である。
ス、T2は２次回路の時定数、ｓはラプラス演算
子である。
磁束の大きさを制御する界磁制御を行う場合に
は、(1)式の関係を利用し、磁束指令値φ〓に対応
した励磁電流指令値In〓を指令すればよい。
は、(1)式の関係を利用し、磁束指令値φ〓に対応
した励磁電流指令値In〓を指令すればよい。
界磁制御を行う場合の制御方法としては例えば
特公昭52−21683号公報に記載されている。これ
は、磁束検出器を誘導電動機に取付け、磁束指令
値と検出した磁束実際値の偏差によつて励磁電流
指令値In〓を得ている。この方法は磁束検出器が
必要であるために、誘導電動機が特殊構造になつ
たり、電動機本体から制御装置まで磁束検出の信
号線を引きまわさなければならないという問題が
ある。また、磁束検出器のついていない汎用の誘
導電動機には適用できないという欠点がある。
特公昭52−21683号公報に記載されている。これ
は、磁束検出器を誘導電動機に取付け、磁束指令
値と検出した磁束実際値の偏差によつて励磁電流
指令値In〓を得ている。この方法は磁束検出器が
必要であるために、誘導電動機が特殊構造になつ
たり、電動機本体から制御装置まで磁束検出の信
号線を引きまわさなければならないという問題が
ある。また、磁束検出器のついていない汎用の誘
導電動機には適用できないという欠点がある。
この欠点を解決する手段として、特開昭54−
45729号のように磁束指令値φ〓から演算によつ
て励磁電流指令値In〓を求める方法がある。これ
は(1)式を励磁電流Inについて解き、磁束指令値
φ〓と指令値φ〓の微分値の和として、励磁電流
指令値In〓を与える方法である。このようにすれ
ば、励磁電流変化時の磁束の応答遅れを補償する
ことが可能である。
45729号のように磁束指令値φ〓から演算によつ
て励磁電流指令値In〓を求める方法がある。これ
は(1)式を励磁電流Inについて解き、磁束指令値
φ〓と指令値φ〓の微分値の和として、励磁電流
指令値In〓を与える方法である。このようにすれ
ば、励磁電流変化時の磁束の応答遅れを補償する
ことが可能である。
しかしながら、この方法には次の欠点がある。
実際の装置には励磁電流指令値In〓と実際の励磁
電流Inとに応答遅れがある。指令値In〓に対する
実際値Inの応答時定数が(1)式の時定数T2とほぼ
等しくなると、演算で求めた磁束演算値φcと、実
際の誘導電動機の磁束実際値φrが異なつてくる。
たとえば、φrとφcの誤差は数倍になることにな
る。この結果、所定の磁束応答に必要な励磁電流
が流れないので磁束応答が得られなくなる。した
がつて、回転速度の上昇に応じて磁束指令値φ〓
を減少させて界磁弱め制御を行う場合、誘導電動
機の端子電圧が所定値以上に上昇し、電力変換器
の容量が大きくなる。また、磁束指令値φ〓が変
化するときに所定トルクが得られないので、電動
機の加減速時間が長くなるなどの欠点がある。
実際の装置には励磁電流指令値In〓と実際の励磁
電流Inとに応答遅れがある。指令値In〓に対する
実際値Inの応答時定数が(1)式の時定数T2とほぼ
等しくなると、演算で求めた磁束演算値φcと、実
際の誘導電動機の磁束実際値φrが異なつてくる。
たとえば、φrとφcの誤差は数倍になることにな
る。この結果、所定の磁束応答に必要な励磁電流
が流れないので磁束応答が得られなくなる。した
がつて、回転速度の上昇に応じて磁束指令値φ〓
を減少させて界磁弱め制御を行う場合、誘導電動
機の端子電圧が所定値以上に上昇し、電力変換器
の容量が大きくなる。また、磁束指令値φ〓が変
化するときに所定トルクが得られないので、電動
機の加減速時間が長くなるなどの欠点がある。
本発明は上記欠点に対してなされたもので、そ
の目的とするところは所定の磁束応答が得られる
ように励磁電流を制御することにより、過電圧と
トルク応答の悪化を防止できる誘導電動機の制御
装置を提供することにある。
の目的とするところは所定の磁束応答が得られる
ように励磁電流を制御することにより、過電圧と
トルク応答の悪化を防止できる誘導電動機の制御
装置を提供することにある。
本発明の特徴とするところは励磁電流に比例し
た信号から磁束を演算により求め、この磁束演算
値と磁束指令値の偏差から励磁電流指令値を求め
るようにしたことにある。
た信号から磁束を演算により求め、この磁束演算
値と磁束指令値の偏差から励磁電流指令値を求め
るようにしたことにある。
第１図に本発明の一実施例を示す。
第１図において、１は磁束指令値φ〓と演算磁
束演算値φcとの偏差をとる減算器、２は減算器１
の出力信号に応じて働く偏差アンプでその出力信
号は励磁電流指令値In〓となる。
束演算値φcとの偏差をとる減算器、２は減算器１
の出力信号に応じて働く偏差アンプでその出力信
号は励磁電流指令値In〓となる。
３は(1)式の演算を行う磁束演算回路で、その出
力信号は磁束の実際値に比例する。１１は交流電
源、１２は交流を直流に変換する順変換器、１３
は直流中間回路に流れる電流の脈動を抑制する直
流リアクトル、１４は直流を交流に変換する逆変
換器、１５は逆変換器１４によつて駆動される誘
導電動機、１６は誘導電動機１５の回転速度を検
出する速度発電機、１７は誘導電動機１５の速度
を指令する速度指令回路、１８は速度指令値と速
度発電機１６の速度実際値の偏差に応動する速度
制御回路で、その出力信号は誘導電動機１５のト
ルク電流Itを指令する信号It〓になる。１９は誘
導電動機１５の回転速度の上昇とともに低下する
磁束指令値を出力する磁束指令回路、２０は励磁
電流指令値In〓に対する実際の励磁電流を演算に
よつて求める励磁電流演算回路で、その出力信号
をIncとすれば Inc＝In〓／１＋TcnＳ ……(3) の演算を行う。ここでTcnは励磁電流制御系の応
答時定数である。２１は速度制御回路１８と偏差
アンプ２の出力信号によつて誘導電動機１５の１
次電流を指令する１次電流指令回路で、その出力
信号をI1〓とすると I1〓＝√（t〓）2＋（n〓）2 ……(4) の演算を行う。２２は直流電流を検出する電流検
出器で、この出力信号は１次電流I1に比例する。
力信号は磁束の実際値に比例する。１１は交流電
源、１２は交流を直流に変換する順変換器、１３
は直流中間回路に流れる電流の脈動を抑制する直
流リアクトル、１４は直流を交流に変換する逆変
換器、１５は逆変換器１４によつて駆動される誘
導電動機、１６は誘導電動機１５の回転速度を検
出する速度発電機、１７は誘導電動機１５の速度
を指令する速度指令回路、１８は速度指令値と速
度発電機１６の速度実際値の偏差に応動する速度
制御回路で、その出力信号は誘導電動機１５のト
ルク電流Itを指令する信号It〓になる。１９は誘
導電動機１５の回転速度の上昇とともに低下する
磁束指令値を出力する磁束指令回路、２０は励磁
電流指令値In〓に対する実際の励磁電流を演算に
よつて求める励磁電流演算回路で、その出力信号
をIncとすれば Inc＝In〓／１＋TcnＳ ……(3) の演算を行う。ここでTcnは励磁電流制御系の応
答時定数である。２１は速度制御回路１８と偏差
アンプ２の出力信号によつて誘導電動機１５の１
次電流を指令する１次電流指令回路で、その出力
信号をI1〓とすると I1〓＝√（t〓）2＋（n〓）2 ……(4) の演算を行う。２２は直流電流を検出する電流検
出器で、この出力信号は１次電流I1に比例する。
２３は１次電流指令回路２１と電流検出器２２
の出力信号の偏差に応働する電流制御回路、２４
は電流制御回路２３の出力信号に応じた位相のゲ
ート信号を順変換器１２のサイリスタに送る第１
の自動パルス移相器である。２５はトルク電流指
令値It〓に対する実際のトルク電流を演算によつ
て求めるトルク電流演算回路で、その出力信号を
Itｃとすると Itｃ＝It〓／１＋TctＳ ……(5) という演算を行う。ここでIctはトルク電流制御
系の応答時定数である。
の出力信号の偏差に応働する電流制御回路、２４
は電流制御回路２３の出力信号に応じた位相のゲ
ート信号を順変換器１２のサイリスタに送る第１
の自動パルス移相器である。２５はトルク電流指
令値It〓に対する実際のトルク電流を演算によつ
て求めるトルク電流演算回路で、その出力信号を
Itｃとすると Itｃ＝It〓／１＋TctＳ ……(5) という演算を行う。ここでIctはトルク電流制御
系の応答時定数である。
２６は割算器で、その出力はすべり周波数ωs
を指令する信号で、 ωs＝ＫItc／φc ……(6) なる演算を行う。ここでＫは定数である。
を指令する信号で、 ωs＝ＫItc／φc ……(6) なる演算を行う。ここでＫは定数である。
２７は割算器２６と速度発電機１６の速度実際
値を加算する加算器で、その出力信号は誘導電動
機１に加える１次周波数指令信号となる。２８は
加算器２７の１次周数指令信号に比例した周波数
の正弦波信号を出力する発振器、２９はトルク電
流演算回路２５と励磁電流演算回路２０の出力信
号に応じて発振器２８の出力に対する１次電流の
位相θを決める位相指令回路で、位相θは θ＝tan-（Itc／Inc） ……(7) によつて定められる。
値を加算する加算器で、その出力信号は誘導電動
機１に加える１次周波数指令信号となる。２８は
加算器２７の１次周数指令信号に比例した周波数
の正弦波信号を出力する発振器、２９はトルク電
流演算回路２５と励磁電流演算回路２０の出力信
号に応じて発振器２８の出力に対する１次電流の
位相θを決める位相指令回路で、位相θは θ＝tan-（Itc／Inc） ……(7) によつて定められる。
３０は発振器２８の出力信号を基準として、位
相指令回路２９の出力信号に応じた位相のゲート
信号を逆変換器１４のサイリスタに送る第２の自
動パルス移相器である。
相指令回路２９の出力信号に応じた位相のゲート
信号を逆変換器１４のサイリスタに送る第２の自
動パルス移相器である。
次にその動作を説明する。
誘導電動機１５の１次電流の大きさは次のよう
にして制御される。速度制御回路１８のトルク電
流指令信号It〓と偏差アンプ２の励磁電流指令信
号In〓が１次電流指令回路２１に加えられる。１
次電流指令回路２１では(4)式の演算を行い、１次
電流指令値I1〓を出力する。電流検出器２２、電
流制御回路２３、自動パルス移相器２４によつて
直流電流が指令値I1〓に比例するよう順変換器１
２の直流電圧を制御する。この結果、１次電流の
大きさは指令値I1〓に制御される。
にして制御される。速度制御回路１８のトルク電
流指令信号It〓と偏差アンプ２の励磁電流指令信
号In〓が１次電流指令回路２１に加えられる。１
次電流指令回路２１では(4)式の演算を行い、１次
電流指令値I1〓を出力する。電流検出器２２、電
流制御回路２３、自動パルス移相器２４によつて
直流電流が指令値I1〓に比例するよう順変換器１
２の直流電圧を制御する。この結果、１次電流の
大きさは指令値I1〓に制御される。
一方、１次電流の周波数と位相は次のように制
御される。すべり周波数ωsが割算器２６によつ
て決められると、１次周波数ω1はすべり周波数
ωsと速度発電機１６の速度実際値に比例する回
転周波数との和で与えられる。加算器２７でこの
演算が行なわれ、発振器２８は周波数ω1の正弦
波信号を出力する。１次電流の周波数は発振器２
８の周波数と同一になる。電流の位相θは発振器
２８の発振信号を基準として(7)式によつて定ま
る。自動パルス移相器３０は発振器２８の出力周
波数に応じて、位相指令回路２９で演算した位相
θで逆変換器１４のサイリスタを点弧し、誘導電
動機１５の各相に電流を供給する。
御される。すべり周波数ωsが割算器２６によつ
て決められると、１次周波数ω1はすべり周波数
ωsと速度発電機１６の速度実際値に比例する回
転周波数との和で与えられる。加算器２７でこの
演算が行なわれ、発振器２８は周波数ω1の正弦
波信号を出力する。１次電流の周波数は発振器２
８の周波数と同一になる。電流の位相θは発振器
２８の発振信号を基準として(7)式によつて定ま
る。自動パルス移相器３０は発振器２８の出力周
波数に応じて、位相指令回路２９で演算した位相
θで逆変換器１４のサイリスタを点弧し、誘導電
動機１５の各相に電流を供給する。
以上のようにして誘導電動機１５の１次電流の
大きさ、周波数、位相が制御される。この結果、
誘導電動機１５は速度指令値と磁束指令値に応じ
た制御が行なわれる。
大きさ、周波数、位相が制御される。この結果、
誘導電動機１５は速度指令値と磁束指令値に応じ
た制御が行なわれる。
次に、本発明に要部である励磁電流指令値In〓
を演算する動作について詳細に説明をする。
を演算する動作について詳細に説明をする。
励磁電流演算回路２０は偏差アンプ２の励磁電
流指令信号In〓を入力して(3)式の演算を行い誘導
電動機１５に実際に流れる励磁電流を演算して求
める。また、磁束演算回路３は(1)式の演算によつ
て励磁電流に対応した磁束φcを求める。このよう
にして求めた磁束φcは誘導電動機１５の磁束に比
例する。この結果、偏差アンプ２には磁束指令値
φ〓と実際の磁束φcを入力することができ、誤差
の少ない帰還制御ループを構成することができ
る。このために、あらかじめ設定した磁束応答を
得ることができる。
流指令信号In〓を入力して(3)式の演算を行い誘導
電動機１５に実際に流れる励磁電流を演算して求
める。また、磁束演算回路３は(1)式の演算によつ
て励磁電流に対応した磁束φcを求める。このよう
にして求めた磁束φcは誘導電動機１５の磁束に比
例する。この結果、偏差アンプ２には磁束指令値
φ〓と実際の磁束φcを入力することができ、誤差
の少ない帰還制御ループを構成することができ
る。このために、あらかじめ設定した磁束応答を
得ることができる。
磁束指令値φ〓をステツプ状に変化させたとき
の各部の時間変化を第２図に示す。第２図ａは磁
束指令値φ〓、ｂは励磁電流指令値In〓、ｃは演
算した励磁電流Inc、ｄは演算した磁束φcを示す。
第２図に示すように、励磁電流指令値In〓に対す
る実際の励磁電流Incの応答遅れを補償するため
に、励磁電流指令値In〓に大きなフオーシングが
加わり、磁束の制御応答を高めることができる。
の各部の時間変化を第２図に示す。第２図ａは磁
束指令値φ〓、ｂは励磁電流指令値In〓、ｃは演
算した励磁電流Inc、ｄは演算した磁束φcを示す。
第２図に示すように、励磁電流指令値In〓に対す
る実際の励磁電流Incの応答遅れを補償するため
に、励磁電流指令値In〓に大きなフオーシングが
加わり、磁束の制御応答を高めることができる。
以上のように制御するのであるが、磁束を誘導
電動機の回転速度に応じて変化させる界磁制御を
行う場合に電圧上昇やトルク不足を生じるのを防
止し、設定した電圧とトルクで運転ができる。
電動機の回転速度に応じて変化させる界磁制御を
行う場合に電圧上昇やトルク不足を生じるのを防
止し、設定した電圧とトルクで運転ができる。
以上述べたように本発明によれば、所定の磁束
応答を得ることができるので、所定電圧、所定ト
ルクでの運転を行える。
応答を得ることができるので、所定電圧、所定ト
ルクでの運転を行える。
なお、上述の説明では電力変換器に電流形イン
バータを使用する場合について述べたが、サイク
ルコンバータやPWMインバータなど他の電力変
換器でも良いのは明らかである。また、励磁電流
Inは励磁電流指値In〓から(3)式の演算を行つて得
たが、実際の励磁電流の値を検出しても良いのは
勿論である。
バータを使用する場合について述べたが、サイク
ルコンバータやPWMインバータなど他の電力変
換器でも良いのは明らかである。また、励磁電流
Inは励磁電流指値In〓から(3)式の演算を行つて得
たが、実際の励磁電流の値を検出しても良いのは
勿論である。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２
図はその動作を説明する波形図である。 １……減算器、２……偏差アンプ、３……磁束
演算回路、１１……交流電源、１２……順変換
器、１３……直流リアクトル、１４……逆変換
器、１５……誘導電動機、１６……速度発電機、
１７……速度指令回路、１８……速度制御回路、
１９……磁束指令回路、２０……励磁電流演算回
路、２１……１次電流指令回路、２２……電流検
出器、２３……電流制御回路。
図はその動作を説明する波形図である。 １……減算器、２……偏差アンプ、３……磁束
演算回路、１１……交流電源、１２……順変換
器、１３……直流リアクトル、１４……逆変換
器、１５……誘導電動機、１６……速度発電機、
１７……速度指令回路、１８……速度制御回路、
１９……磁束指令回路、２０……励磁電流演算回
路、２１……１次電流指令回路、２２……電流検
出器、２３……電流制御回路。
Claims (1)
- １ 出力電圧と出力周波数の大きさを可変できる
電力変換器と、該電力変換器によつて駆動される
誘導電動機と、該誘導電動機の速度指令値と速度
実際値の偏差に応じたトルク電流指令値を出力す
る速度制御回路と、前記電動機の回転速度の上昇
に応じて減少する磁束指令値を出力する磁束指令
回路と、前記磁束指令値に応じた前記誘導電動機
の励磁電流指令値を出力する磁束制御回路と、前
記トルク電流指令値と励磁電流指令値に応じて前
記電力変換器を制御する変換器制御手段とを備え
た誘導電動機の制御装置において、前記電動機に
流れる励磁電流に比例した信号によつて磁束を求
める磁束演算回路を設け、前記磁束制御回路は前
記磁束演算値と前記磁束指令値を比較し、その偏
差に応じた励磁電流指令値を出力するようにした
ことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17093180A JPS5797382A (en) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | Controlling device for induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17093180A JPS5797382A (en) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | Controlling device for induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5797382A JPS5797382A (en) | 1982-06-17 |
| JPS6412194B2 true JPS6412194B2 (ja) | 1989-02-28 |
Family
ID=15914011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17093180A Granted JPS5797382A (en) | 1980-12-05 | 1980-12-05 | Controlling device for induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5797382A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61132093A (ja) * | 1984-11-30 | 1986-06-19 | Shinko Electric Co Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
| JP4967152B2 (ja) * | 2007-11-06 | 2012-07-04 | 株式会社安川電機 | 巻取り・巻戻し装置及びその制御方法 |
-
1980
- 1980-12-05 JP JP17093180A patent/JPS5797382A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5797382A (en) | 1982-06-17 |
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