JP2000342000A - 誘導電動機の制御装置およびその制御方法 - Google Patents
誘導電動機の制御装置およびその制御方法Info
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- JP2000342000A JP2000342000A JP2000072287A JP2000072287A JP2000342000A JP 2000342000 A JP2000342000 A JP 2000342000A JP 2000072287 A JP2000072287 A JP 2000072287A JP 2000072287 A JP2000072287 A JP 2000072287A JP 2000342000 A JP2000342000 A JP 2000342000A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 誘導電動機を停止状態でインバータ主回路パ
ワー素子のオン電圧降下量を考慮して誘導電動機の定数
を高精度にチューニングし駆動制御する。 【解決手段】 各相の出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生
成して電力変換器１に供給するＰＷＭ発生回路１１とを
備えた誘導電動機２の制御装置において、前記誘導電動
機２を停止させたままの状態で、前記出力電圧指令と前
記1次電流検出値から前記誘導電動機の抵抗及び主回路
パワー素子のオン電圧降下量及び漏れインダクタンス及
び相互インダクタンスをチューニングする電動機定数チ
ューニング手段１２を有するものである。
ワー素子のオン電圧降下量を考慮して誘導電動機の定数
を高精度にチューニングし駆動制御する。 【解決手段】 各相の出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生
成して電力変換器１に供給するＰＷＭ発生回路１１とを
備えた誘導電動機２の制御装置において、前記誘導電動
機２を停止させたままの状態で、前記出力電圧指令と前
記1次電流検出値から前記誘導電動機の抵抗及び主回路
パワー素子のオン電圧降下量及び漏れインダクタンス及
び相互インダクタンスをチューニングする電動機定数チ
ューニング手段１２を有するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は誘導電動機を停止し
たままの状態で、誘導電動機の抵抗及び漏れインダクタ
ンス及び相互インダクタンスを高精度にチューニング
し、高精度に誘導電動機を制御する誘導電動機の制御装
置とその制御方法に関する。
たままの状態で、誘導電動機の抵抗及び漏れインダクタ
ンス及び相互インダクタンスを高精度にチューニング
し、高精度に誘導電動機を制御する誘導電動機の制御装
置とその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来技術として、誘導電動機を停止した
ままの状態で、誘導電動機の定数をチューニングする方
法として、単相交流を誘導電動機に供給し、ｄ軸電流検
出値あるいはｑ軸電流検出値をフーリエ級数展開し、誘
導電動機の定数を求めていた。
ままの状態で、誘導電動機の定数をチューニングする方
法として、単相交流を誘導電動機に供給し、ｄ軸電流検
出値あるいはｑ軸電流検出値をフーリエ級数展開し、誘
導電動機の定数を求めていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】誘導電動機を高精度に
制御するためには、誘導電動機の定数を正確に知る必要
があるが、そのためには誘導電動機を回転させる必要が
あった。しかし、誘導電動機を停止させたままで、誘導
電動機の定数をチューニングする要求に答えるために
は、従来技術のように単相交流を印加し、フーリエ級数
展開を利用していた。ところがこの方法は、ソフトが複
雑になり、ソフトの処理時間が長くなり、ソフトに大き
な記憶容量を要するといった問題があった。さらにイン
バータ主回路素子のオン電圧降下量は、主回路素子自体
のばらつきがあるためこれまで簡単に補償できなかっ
た。例えば、インバータ主回路素子のオン電圧降下量は
ＩＧＢＴ使用時０．５〜２ボルトの値をもつがこの素子
のオン電圧降下量は従来考慮されておらず測定精度が悪
かった。特にセンサレスベクトル制御では、低速領域に
おいてこのオン電圧降下の影響が大きくなるため、誘導
電動機定数の測定精度が低くなっていたため、低速領域
での速度制御性能が悪かった。そこで本発明は誘導電動
機を停止状態で、インバータ主回路パワー素子のオン電
圧降下量を考慮して誘導電動機の定数を高精度にチュー
ニングし、その結果を利用して誘導電動機を高精度に駆
動制御する装置とその制御方法を提供することを目的と
する。
制御するためには、誘導電動機の定数を正確に知る必要
があるが、そのためには誘導電動機を回転させる必要が
あった。しかし、誘導電動機を停止させたままで、誘導
電動機の定数をチューニングする要求に答えるために
は、従来技術のように単相交流を印加し、フーリエ級数
展開を利用していた。ところがこの方法は、ソフトが複
雑になり、ソフトの処理時間が長くなり、ソフトに大き
な記憶容量を要するといった問題があった。さらにイン
バータ主回路素子のオン電圧降下量は、主回路素子自体
のばらつきがあるためこれまで簡単に補償できなかっ
た。例えば、インバータ主回路素子のオン電圧降下量は
ＩＧＢＴ使用時０．５〜２ボルトの値をもつがこの素子
のオン電圧降下量は従来考慮されておらず測定精度が悪
かった。特にセンサレスベクトル制御では、低速領域に
おいてこのオン電圧降下の影響が大きくなるため、誘導
電動機定数の測定精度が低くなっていたため、低速領域
での速度制御性能が悪かった。そこで本発明は誘導電動
機を停止状態で、インバータ主回路パワー素子のオン電
圧降下量を考慮して誘導電動機の定数を高精度にチュー
ニングし、その結果を利用して誘導電動機を高精度に駆
動制御する装置とその制御方法を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は直流を任意の周波数と電圧の交流に変換し
て誘導電動機に供給する電力変換器と、前記誘導電動機
に供給される1次電流を検出する電流検出回路と、前記
誘導電動機に供給される１次電流を励磁電流検出値とト
ルク電流検出値に変換して出力する座標変換回路と、与
えられた励磁電流指令値と与えられたトルク電流指令値
とから励磁電流方向電圧指令とトルク電流方向電圧指令
を演算する電圧指令演算回路と、前記励磁電流指令値と
前記励磁電流検出値とが一致するように励磁電流方向電
圧を制御する励磁電流制御回路と、前記トルク電流指令
値と前記トルク電流検出値とが一致するようにトルク電
流方向電圧を制御するトルク電流制御回路と、前記励磁
電流方向電圧指令を前記励磁電流制御回路の出力で補償
した値と前記トルク電流方向電圧指令を前記トルク電流
制御回路の出力で補償した値を入力し、電圧指令と電圧
位相指令を出力する電圧指令座標変換回路と、前記電圧
位相角指令と与えられた出力周波数指令を積分すること
により得られた位相角指令を加えた出力電圧位相角指令
を演算する出力電圧位相角指令演算回路と、前記出力電
圧位相角指令と前記電圧指令とを入力し、各相の出力電
圧指令に変換する２相３相変換回路と、前記各相の出力
電圧指令よりＰＷＭ信号を生成して前記電力変換器に供
給するＰＷＭ発生回路とを備えた誘導電動機の制御装置
において、前記誘導電動機を停止させたままの状態で、
前記出力電圧指令と前記1次電流検出値から前記誘導電
動機の抵抗及び主回路パワー素子のオン電圧降下量及び
漏れインダクタンス及び相互インダクタンスをチューニ
ングする電動機定数チューニング手段を有することを特
徴とするものである。また、前記電動機定数チューニン
グ手段によりチューニングされた誘導電動機の定数によ
り前記誘導電動機を制御することを特徴とするものであ
る。また、前記電動機定数チューニング手段は、前記誘
導電動機に少なくとも2種類以上の直流電流指令を与
え、その電流検出値が前記直流電流指令値に一致するよ
うな前記出力電圧指令値を求め、その直流電流に比例す
る成分を誘導電動機の１次抵抗、比例しない一定値を主
回路パワー素子のオン電圧降下量とする手段からなるこ
とを特徴とするものである。また、前記電動機定数チュ
ーニング手段は、回転停止状態の前記誘導電動機に停止
状態を維持するに十分な周波数からなる高周波の電圧を
印加し、前記誘導電動機を停止状態に維持し、前記電圧
指令値と前記電流検出値に基づいて2次抵抗及び漏れイ
ンダクタンスのチューニングをする手段からなることを
特徴とするものである。また、電力変換器主回路のパワ
ー素子のオン電圧降下量を前記パワー素子に流れる電流
Ｉfbに対して、前記電流に比例する成分と一定値Ｖ0と
に近似し、前記電流に比例する成分は誘導電動機の1次
抵抗ｒ1に含め前記パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電
流に比例しない一定値とし、トルク電流指令値Iqrefと
周波数指令frefを零に設定し、2種類の励磁電流指令値I
dref1、Idref2を与えたときの出力電圧指令値をそれぞ
れVref1、Vref2とし、前記誘導電動機の1次抵抗ｒ1とパ
ワー素子のオン電圧降下量Ｖ0をぞれぞれ ｒ1＝（Vref1−Vref2）／｛２（Idref1−Idref2 ）｝ Ｖ0＝（Vref1 Idref2−Vref2 Idref1）／（Idref2−Idr
ef1） として求めることを特徴とする制御方法である。また、
電力変換器主回路のパワー素子のオン電圧降下量を前記
パワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、前記電流に比例
する成分と一定値Ｖ0とに近似し、前記電流に比例する
成分は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め前記パワー素子の
オン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない一定値とし、ト
ルク電流指令値Iqrefと周波数指令frefを零に設定し、
複数の励磁電流指令値Idref1、Idref2、．．．、IdrefN
（Ｎは３以上の整数）を与え、前記励磁電流指令値に対
応する出力電圧指令値Vref1、Vref2、．．．、VrefNを
求め、複数の前記励磁電流指令値と前記出力電圧指令値
に基づいて前記誘導電動機の1次抵抗ｒ1とパワー素子の
オン電圧降下量Ｖ0を求めることを特徴とする誘導電動
機の制御方法である。また、トルク電流指令値Iqrefと
周波数指令frefを零、励磁電流指令値をIdref=Idref3
に設定し誘導電動機に印加し、しばらく経過した後に、
前記電圧指令値Vref3で出力電圧指令をリミットした状
態で前記周波数指令frefを前記誘導電動機が停止状態を
維持するに十分な周波数fref3に変更し、一定時間経過
後に前記出力電圧指令のリミットを外して電流制御を再
開し、この時の前記補償後励磁電流方向電圧指令値Vdcr
ef3及び前記補償後トルク電流方向電圧指令Vqcref3を求
め、前記誘導電動機の2次抵抗ｒ2及び漏れインダクタン
スＬを ｒ2＝Vdcref3/ Idref3- ｒ1 Ｌ＝Vqcref3/(Idref3×２πfref) として求めることを特徴とする制御方法である。また、
前記電動機定数チューニング手段は、前記誘導電動機に
直流励磁する為の電圧を印加し，前記誘導電動機を停止
状態に維持し、直流励磁した二次磁束を微少変化させる
信号を電圧指令あるいは電流指令に重畳し、電流検出値
と前記電圧指令または電圧検出値とに基づいて相互イン
ダクタンスを演算し、相互インダクタンスをチューニン
グするものである請求項１または２記載の誘導電動機の
制御装置である。
め、本発明は直流を任意の周波数と電圧の交流に変換し
て誘導電動機に供給する電力変換器と、前記誘導電動機
に供給される1次電流を検出する電流検出回路と、前記
誘導電動機に供給される１次電流を励磁電流検出値とト
ルク電流検出値に変換して出力する座標変換回路と、与
えられた励磁電流指令値と与えられたトルク電流指令値
とから励磁電流方向電圧指令とトルク電流方向電圧指令
を演算する電圧指令演算回路と、前記励磁電流指令値と
前記励磁電流検出値とが一致するように励磁電流方向電
圧を制御する励磁電流制御回路と、前記トルク電流指令
値と前記トルク電流検出値とが一致するようにトルク電
流方向電圧を制御するトルク電流制御回路と、前記励磁
電流方向電圧指令を前記励磁電流制御回路の出力で補償
した値と前記トルク電流方向電圧指令を前記トルク電流
制御回路の出力で補償した値を入力し、電圧指令と電圧
位相指令を出力する電圧指令座標変換回路と、前記電圧
位相角指令と与えられた出力周波数指令を積分すること
により得られた位相角指令を加えた出力電圧位相角指令
を演算する出力電圧位相角指令演算回路と、前記出力電
圧位相角指令と前記電圧指令とを入力し、各相の出力電
圧指令に変換する２相３相変換回路と、前記各相の出力
電圧指令よりＰＷＭ信号を生成して前記電力変換器に供
給するＰＷＭ発生回路とを備えた誘導電動機の制御装置
において、前記誘導電動機を停止させたままの状態で、
前記出力電圧指令と前記1次電流検出値から前記誘導電
動機の抵抗及び主回路パワー素子のオン電圧降下量及び
漏れインダクタンス及び相互インダクタンスをチューニ
ングする電動機定数チューニング手段を有することを特
徴とするものである。また、前記電動機定数チューニン
グ手段によりチューニングされた誘導電動機の定数によ
り前記誘導電動機を制御することを特徴とするものであ
る。また、前記電動機定数チューニング手段は、前記誘
導電動機に少なくとも2種類以上の直流電流指令を与
え、その電流検出値が前記直流電流指令値に一致するよ
うな前記出力電圧指令値を求め、その直流電流に比例す
る成分を誘導電動機の１次抵抗、比例しない一定値を主
回路パワー素子のオン電圧降下量とする手段からなるこ
とを特徴とするものである。また、前記電動機定数チュ
ーニング手段は、回転停止状態の前記誘導電動機に停止
状態を維持するに十分な周波数からなる高周波の電圧を
印加し、前記誘導電動機を停止状態に維持し、前記電圧
指令値と前記電流検出値に基づいて2次抵抗及び漏れイ
ンダクタンスのチューニングをする手段からなることを
特徴とするものである。また、電力変換器主回路のパワ
ー素子のオン電圧降下量を前記パワー素子に流れる電流
Ｉfbに対して、前記電流に比例する成分と一定値Ｖ0と
に近似し、前記電流に比例する成分は誘導電動機の1次
抵抗ｒ1に含め前記パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電
流に比例しない一定値とし、トルク電流指令値Iqrefと
周波数指令frefを零に設定し、2種類の励磁電流指令値I
dref1、Idref2を与えたときの出力電圧指令値をそれぞ
れVref1、Vref2とし、前記誘導電動機の1次抵抗ｒ1とパ
ワー素子のオン電圧降下量Ｖ0をぞれぞれ ｒ1＝（Vref1−Vref2）／｛２（Idref1−Idref2 ）｝ Ｖ0＝（Vref1 Idref2−Vref2 Idref1）／（Idref2−Idr
ef1） として求めることを特徴とする制御方法である。また、
電力変換器主回路のパワー素子のオン電圧降下量を前記
パワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、前記電流に比例
する成分と一定値Ｖ0とに近似し、前記電流に比例する
成分は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め前記パワー素子の
オン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない一定値とし、ト
ルク電流指令値Iqrefと周波数指令frefを零に設定し、
複数の励磁電流指令値Idref1、Idref2、．．．、IdrefN
（Ｎは３以上の整数）を与え、前記励磁電流指令値に対
応する出力電圧指令値Vref1、Vref2、．．．、VrefNを
求め、複数の前記励磁電流指令値と前記出力電圧指令値
に基づいて前記誘導電動機の1次抵抗ｒ1とパワー素子の
オン電圧降下量Ｖ0を求めることを特徴とする誘導電動
機の制御方法である。また、トルク電流指令値Iqrefと
周波数指令frefを零、励磁電流指令値をIdref=Idref3
に設定し誘導電動機に印加し、しばらく経過した後に、
前記電圧指令値Vref3で出力電圧指令をリミットした状
態で前記周波数指令frefを前記誘導電動機が停止状態を
維持するに十分な周波数fref3に変更し、一定時間経過
後に前記出力電圧指令のリミットを外して電流制御を再
開し、この時の前記補償後励磁電流方向電圧指令値Vdcr
ef3及び前記補償後トルク電流方向電圧指令Vqcref3を求
め、前記誘導電動機の2次抵抗ｒ2及び漏れインダクタン
スＬを ｒ2＝Vdcref3/ Idref3- ｒ1 Ｌ＝Vqcref3/(Idref3×２πfref) として求めることを特徴とする制御方法である。また、
前記電動機定数チューニング手段は、前記誘導電動機に
直流励磁する為の電圧を印加し，前記誘導電動機を停止
状態に維持し、直流励磁した二次磁束を微少変化させる
信号を電圧指令あるいは電流指令に重畳し、電流検出値
と前記電圧指令または電圧検出値とに基づいて相互イン
ダクタンスを演算し、相互インダクタンスをチューニン
グするものである請求項１または２記載の誘導電動機の
制御装置である。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明における誘
導電動機の制御装置の実施形態の構成を示すブロック図
である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、
電力変換器１、誘導電動機２、電流検出器３、電流座標
変換回路４、電圧指令演算回路５、励磁電流制御回路
６、トルク電流制御回路７、電圧指令座標変換回路８、
出力電圧位相角指令演算回路９、２相３相座標変換回路
１０、ＰＷＭ発生回路１１、誘導電動機の抵抗及びパワ
ー素子のオン電圧降下量及び漏れインダクタンス及び相
互インダクタンスをチューニングする電動機定数チュー
ニング手段１２を備えている。電力変換器１は、与えら
れた直流電圧あるいはパワー素子により三相交流を変換
した直流電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電
圧の交流に変換し、誘導電動機２に供給する。電流検出
器３は、誘導電動機２に供給される電流を検出する。電
流座標変換回路４は、前記電流検出器３で検出された電
流を励磁電流検出値Idfbとトルク電流検出値Iqfbに変換
して出力する。電圧指令演算回路５は、与えられた励磁
電流指令値Idrefと与えられたトルク電流指令値Iqrefと
から励磁電流方向電圧指令Vdrefとトルク電流方向電圧
指令Vqrefを演算する。励磁電流制御回路６は、前記励
磁電流指令値Idrefと前記励磁電流検出値Idfbとが一致
するように励磁電流方向電圧補償値Vdcを演算する。ト
ルク電流制御回路７は、前記トルク電流指令値Iqrefと
前記励磁電流検出値Iqfbとが一致するようにトルク電流
方向電圧補償値Vqcを演算する。電圧指令座標変換回路
８は、前記励磁電流方向電圧指令Vdrefを前記励磁電流
方向電圧補償値Vdcで補償した補償後励磁電流方向電圧
指令値Vdcrefと前記Vqcrefトルク電流方向電圧指令Vqre
fを前記トルク電流方向電圧補償値Vqcで補償した補償後
トルク電流方向電圧指令値を入力し、電圧指令Vrefと電
圧位相指令θvを出力する。出力電圧位相角指令演算回
路９は、前記電圧位相角指令θvと与えられた出力周波
数指令を積分することにより得られた位相角指令θfref
を加えた出力電圧位相角指令θrefを出力する。２相３
相座標変換回路１０は、前記電圧指令Vrefを後記位相角
依存電圧補償回路の出力である電圧補償量で補償した出
力電圧指令V1refと前記出力電圧位相角指令θrefとを入
力し、各相の出力電圧指令に変換する。ＰＷＭ発生回路
１１は、前記２相３相座標変換回路から出力された各相
の出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換
器１を駆動する。誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオ
ン電圧降下量及び漏れインダクタンスをチューニングす
る電動機定数チューニング手段１２は、前記誘導電動機
が停止状態で、前記出力電圧指令と前記1次電流検出値
から前記誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降
下量及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスを
チューニングする。本チューニングは予め運転前に行う
か、運転指令が入力された直後に実施し、チューニング
した前記誘導電動機の定数を利用して、前記誘導電動機
は駆動される。
て、図面を参照して説明する。図１は本発明における誘
導電動機の制御装置の実施形態の構成を示すブロック図
である。本実施形態における誘導電動機の制御装置は、
電力変換器１、誘導電動機２、電流検出器３、電流座標
変換回路４、電圧指令演算回路５、励磁電流制御回路
６、トルク電流制御回路７、電圧指令座標変換回路８、
出力電圧位相角指令演算回路９、２相３相座標変換回路
１０、ＰＷＭ発生回路１１、誘導電動機の抵抗及びパワ
ー素子のオン電圧降下量及び漏れインダクタンス及び相
互インダクタンスをチューニングする電動機定数チュー
ニング手段１２を備えている。電力変換器１は、与えら
れた直流電圧あるいはパワー素子により三相交流を変換
した直流電圧をＰＷＭ制御方式により任意の周波数と電
圧の交流に変換し、誘導電動機２に供給する。電流検出
器３は、誘導電動機２に供給される電流を検出する。電
流座標変換回路４は、前記電流検出器３で検出された電
流を励磁電流検出値Idfbとトルク電流検出値Iqfbに変換
して出力する。電圧指令演算回路５は、与えられた励磁
電流指令値Idrefと与えられたトルク電流指令値Iqrefと
から励磁電流方向電圧指令Vdrefとトルク電流方向電圧
指令Vqrefを演算する。励磁電流制御回路６は、前記励
磁電流指令値Idrefと前記励磁電流検出値Idfbとが一致
するように励磁電流方向電圧補償値Vdcを演算する。ト
ルク電流制御回路７は、前記トルク電流指令値Iqrefと
前記励磁電流検出値Iqfbとが一致するようにトルク電流
方向電圧補償値Vqcを演算する。電圧指令座標変換回路
８は、前記励磁電流方向電圧指令Vdrefを前記励磁電流
方向電圧補償値Vdcで補償した補償後励磁電流方向電圧
指令値Vdcrefと前記Vqcrefトルク電流方向電圧指令Vqre
fを前記トルク電流方向電圧補償値Vqcで補償した補償後
トルク電流方向電圧指令値を入力し、電圧指令Vrefと電
圧位相指令θvを出力する。出力電圧位相角指令演算回
路９は、前記電圧位相角指令θvと与えられた出力周波
数指令を積分することにより得られた位相角指令θfref
を加えた出力電圧位相角指令θrefを出力する。２相３
相座標変換回路１０は、前記電圧指令Vrefを後記位相角
依存電圧補償回路の出力である電圧補償量で補償した出
力電圧指令V1refと前記出力電圧位相角指令θrefとを入
力し、各相の出力電圧指令に変換する。ＰＷＭ発生回路
１１は、前記２相３相座標変換回路から出力された各相
の出力電圧指令よりＰＷＭ信号を生成し、前記電力変換
器１を駆動する。誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオ
ン電圧降下量及び漏れインダクタンスをチューニングす
る電動機定数チューニング手段１２は、前記誘導電動機
が停止状態で、前記出力電圧指令と前記1次電流検出値
から前記誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降
下量及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスを
チューニングする。本チューニングは予め運転前に行う
か、運転指令が入力された直後に実施し、チューニング
した前記誘導電動機の定数を利用して、前記誘導電動機
は駆動される。
【０００６】次に本発明の一つである停止した状態での
前記誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量
及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスをチュ
ーニングする方法について説明する。まず、前記誘導電
動機の１次抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量の測定
方法について説明する。ここで、電力変換器のパワー素
子のオン電圧降下量は通常使う領域ではパワー素子に流
れる電流Ｉfbに対して、電流に比例する成分と一定値に
近似することができる。このため、電流に比例する成分
は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め、電力変換器のパワー
素子のオン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない一定値と
する。この関係を表すと（１）式となる。
前記誘導電動機の抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量
及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスをチュ
ーニングする方法について説明する。まず、前記誘導電
動機の１次抵抗及びパワー素子のオン電圧降下量の測定
方法について説明する。ここで、電力変換器のパワー素
子のオン電圧降下量は通常使う領域ではパワー素子に流
れる電流Ｉfbに対して、電流に比例する成分と一定値に
近似することができる。このため、電流に比例する成分
は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め、電力変換器のパワー
素子のオン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない一定値と
する。この関係を表すと（１）式となる。
【０００７】 V＝ｒ1 Ifb ＋ Ｖ0 （１）
【０００８】そして、トルク電流指令値Iqref=0、周波
数指令fref=0に設定し、2種類または2種類以上の励磁電
流指令値Idrefを設定し、前記誘導電動機に直流電流を
流し、出力電圧指令Vrefの関係を求める。ここでは例と
して、2種類の励磁電流指令値Idref1、Idref2を与えた
場合について説明する。このとき前記出力電圧指令値が
それぞれVref1、Vref2になったとすると、前記誘導電動
機の1次抵抗ｒ1及びパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は
ぞれぞれ（２）、（３）式より求められる。
数指令fref=0に設定し、2種類または2種類以上の励磁電
流指令値Idrefを設定し、前記誘導電動機に直流電流を
流し、出力電圧指令Vrefの関係を求める。ここでは例と
して、2種類の励磁電流指令値Idref1、Idref2を与えた
場合について説明する。このとき前記出力電圧指令値が
それぞれVref1、Vref2になったとすると、前記誘導電動
機の1次抵抗ｒ1及びパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は
ぞれぞれ（２）、（３）式より求められる。
【０００９】 ｒ1＝（Vref1−Vref2）／｛２（Idref1−Idref2 ）｝ （２ ） Ｖ0＝（Vref1 Idref2−Vref2 Idref1）／（Idref2−Idref1） （ ３）
【００１０】と求められる。ここでは、2種類の励磁電
流指令値について説明したが、３種類以上でも同様にし
て求められる。すなわちトルク電流指令値Iqrefと周波
数指令frefを零に設定し、複数の励磁電流指令値Idre
f1、Idref2、．．．、IdrefN（Ｎは３以上の整数）を与
え、前記励磁電流指令値に対応する出力電圧指令値Vref
1、Vref2、．．．、VrefNを求め、複数の前記励磁電流
指令値と前記出力電圧指令値に基づいて前記誘導電動機
の1次抵抗ｒ1とパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を最小
自乗法等で演算し、求めることができる。また、本方法
は直流電流指令を与えて前記誘導電動機の抵抗ｒ1及び
パワー素子のオン電圧降下量を測定するため、前記励磁
電流指令値や前記トルク電流指令値を任意に設定するこ
とで、直流電流指令値としてもよい。次に誘導電動機の
2次抵抗と漏れインダクタンスのチューニング方法につ
いて説明する。トルク電流指令値Iqref=0、周波数指令f
ref=0、励磁電流指令値Idref= Idref3を設定し、誘導電
動機に印加する。しばらく経過した後に、この時の電圧
指令値Vref3で出力電圧指令をリミットした状態で、周
波数指令frefを高周波数であるfref3に変更する。この
操作により前記誘導電動機は脱調状態になり、３相交流
を印加しているにもかかわらず、前記誘導電動機を停止
状態にすることができる。そして、出力電圧指令のリミ
ットを外して、電流制御を再開する。この時の前記補償
後励磁電流方向電圧指令値Vdcref3及び前記補償後トル
ク電流方向電圧指令Vqcref3を求める。ここで、前記補
償御励磁電流方向電圧指令値、前記補償後トルク電流方
向電圧指令値はそれぞれ誘導電動機の抵抗による電圧降
下、漏れインダクタンスによる電圧降下に相当する。そ
こで、前記誘導電動機の2次抵抗ｒ2及び漏れインダクタ
ンスＬは
流指令値について説明したが、３種類以上でも同様にし
て求められる。すなわちトルク電流指令値Iqrefと周波
数指令frefを零に設定し、複数の励磁電流指令値Idre
f1、Idref2、．．．、IdrefN（Ｎは３以上の整数）を与
え、前記励磁電流指令値に対応する出力電圧指令値Vref
1、Vref2、．．．、VrefNを求め、複数の前記励磁電流
指令値と前記出力電圧指令値に基づいて前記誘導電動機
の1次抵抗ｒ1とパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0を最小
自乗法等で演算し、求めることができる。また、本方法
は直流電流指令を与えて前記誘導電動機の抵抗ｒ1及び
パワー素子のオン電圧降下量を測定するため、前記励磁
電流指令値や前記トルク電流指令値を任意に設定するこ
とで、直流電流指令値としてもよい。次に誘導電動機の
2次抵抗と漏れインダクタンスのチューニング方法につ
いて説明する。トルク電流指令値Iqref=0、周波数指令f
ref=0、励磁電流指令値Idref= Idref3を設定し、誘導電
動機に印加する。しばらく経過した後に、この時の電圧
指令値Vref3で出力電圧指令をリミットした状態で、周
波数指令frefを高周波数であるfref3に変更する。この
操作により前記誘導電動機は脱調状態になり、３相交流
を印加しているにもかかわらず、前記誘導電動機を停止
状態にすることができる。そして、出力電圧指令のリミ
ットを外して、電流制御を再開する。この時の前記補償
後励磁電流方向電圧指令値Vdcref3及び前記補償後トル
ク電流方向電圧指令Vqcref3を求める。ここで、前記補
償御励磁電流方向電圧指令値、前記補償後トルク電流方
向電圧指令値はそれぞれ誘導電動機の抵抗による電圧降
下、漏れインダクタンスによる電圧降下に相当する。そ
こで、前記誘導電動機の2次抵抗ｒ2及び漏れインダクタ
ンスＬは
【００１１】 ｒ2＝Vdcref3/ Idref3- ｒ1 （４） Ｌ＝Vqcref3/(Idref3×２πfref) （５）
【００１２】と求められる。本方法では２次側の漏れイ
ンダクタンスを1次換算し、1次側の漏れインダクタンス
に含めている。
ンダクタンスを1次換算し、1次側の漏れインダクタンス
に含めている。
【００１３】次に、誘導電動機の相互インダクタンスを
チューニングする方法について説明する。相互インダク
タンスをチューニングする為には通常無負荷運転する必
要があるが、本発明では誘導電動機を停止させてチュー
ニングする特徴がある。誘導電動機を直流励磁すること
により、誘導電動機の回転子を停止状態にする。直流電
流が流れている場合には、二次回路に電流が流れない
為、二次回路に電流を流す為に二次磁束を変化させる必
要がある。この方法として、直流励磁した二次磁束を微
少変化させる信号を電圧指令あるいは電流指令に重畳す
る。この信号は周波数の低い正弦波や三角波やのこぎり
波等が望ましい。このとき誘導電動機は図2の等価回路
で表せるので、(６)、（７）式の方程式が成立する。電
圧指令と電流検出値がわかれば(６)，（７）式を解くこ
とにより相互インダクタンスＭを求めることができる。
チューニングする方法について説明する。相互インダク
タンスをチューニングする為には通常無負荷運転する必
要があるが、本発明では誘導電動機を停止させてチュー
ニングする特徴がある。誘導電動機を直流励磁すること
により、誘導電動機の回転子を停止状態にする。直流電
流が流れている場合には、二次回路に電流が流れない
為、二次回路に電流を流す為に二次磁束を変化させる必
要がある。この方法として、直流励磁した二次磁束を微
少変化させる信号を電圧指令あるいは電流指令に重畳す
る。この信号は周波数の低い正弦波や三角波やのこぎり
波等が望ましい。このとき誘導電動機は図2の等価回路
で表せるので、(６)、（７）式の方程式が成立する。電
圧指令と電流検出値がわかれば(６)，（７）式を解くこ
とにより相互インダクタンスＭを求めることができる。
【００１４】
【数１】
【００１５】本実施例では電流指令値を基準として説明
するが、電圧指令を基準にしても同様に上式を解くこと
ができる。まず、電流指令として、励磁電流指令Ｉ1と
二次磁束を変化させる為の信号として、低周波数の交流
電流指令Ｉ' 1ｅjωtを与える。電流制御により電流指令
と電流検出値が一致するように電圧指令を制御する。こ
のとき、図２の等価回路の電圧・電流を
するが、電圧指令を基準にしても同様に上式を解くこと
ができる。まず、電流指令として、励磁電流指令Ｉ1と
二次磁束を変化させる為の信号として、低周波数の交流
電流指令Ｉ' 1ｅjωtを与える。電流制御により電流指令
と電流検出値が一致するように電圧指令を制御する。こ
のとき、図２の等価回路の電圧・電流を
【００１６】
【数２】
【００１７】とおき、（６），（７）式に代入すると、
【００１８】
【数３】
【００１９】となる。この方程式を直流成分と交流成分
に分けて解くと、直流成分より
に分けて解くと、直流成分より
【００２０】
【数４】
【００２１】が得られる。また、交流成分を考えるにあ
たり
たり
【００２２】
【数５】
【００２３】とおくと、（９）式の実成分のみを考える
と
と
【００２４】
【数６】
【００２５】が得られる。（１３）式に電圧指令値及び
電流検出値を代入することにより相互インダクタンスを
チューニングすることができる。本実施例は実成分に着
目して解いたが、虚成分に着目して解いたり、絶対値や
位相成分を使って解くこともできる。
電流検出値を代入することにより相互インダクタンスを
チューニングすることができる。本実施例は実成分に着
目して解いたが、虚成分に着目して解いたり、絶対値や
位相成分を使って解くこともできる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、誘導
電動機を停止した状態でしかもインバータ主回路パワー
素子自体のオン電圧降下量を測定考慮して誘導電動機の
抵抗及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスを
高精度にチューニングすることができる。さらにそのチ
ューニング結果を利用して、誘導電動機を駆動すること
により、誘導電動機を高精度に制御できるという効果が
ある。本発明は、電圧指令値と電流検出値に基づいて電
動機定数を測定し、設定できるため、誘導電動機に位置
・速度検出器、インバータ出力電圧を検出する電圧検出
器を持たないセンサレスベクトル制御に最適である。イ
ンバータ主回路素子のオン電圧降下量も考慮しているた
め、センサレスベクトル制御での低速領域においても速
度制御性能を向上できる。
電動機を停止した状態でしかもインバータ主回路パワー
素子自体のオン電圧降下量を測定考慮して誘導電動機の
抵抗及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスを
高精度にチューニングすることができる。さらにそのチ
ューニング結果を利用して、誘導電動機を駆動すること
により、誘導電動機を高精度に制御できるという効果が
ある。本発明は、電圧指令値と電流検出値に基づいて電
動機定数を測定し、設定できるため、誘導電動機に位置
・速度検出器、インバータ出力電圧を検出する電圧検出
器を持たないセンサレスベクトル制御に最適である。イ
ンバータ主回路素子のオン電圧降下量も考慮しているた
め、センサレスベクトル制御での低速領域においても速
度制御性能を向上できる。
【図１】本発明における誘導電動機の制御装置の実施形
態の構成を表すブロック図
態の構成を表すブロック図
【図２】誘導電動機の等価回路（モータ一相分）
１ 電力変換器 ２ 誘導電動機 ３ 電流検出器 ４ 電流座標変換回路 ５ 電圧指令演算回路 ６ 励磁電流制御回路 ７ トルク電流制御回路 ８ 電圧指令座標変換回路 ９ 出力電圧位相角指令演算回路 １０ ２相３相座標変換回路 １１ ＰＷＭ発生回路 １２ 電動機定数チューニング手段
Claims (8)
- 【請求項１】 直流を任意の周波数と電圧の交流に変換
して誘導電動機に供給する電力変換器と、前記誘導電動
機に供給される1次電流を検出する電流検出回路と、前
記誘導電動機に供給される１次電流を励磁電流検出値と
トルク電流検出値に変換して出力する座標変換回路と、
与えられた励磁電流指令値と与えられたトルク電流指令
値とから励磁電流方向電圧指令とトルク電流方向電圧指
令を演算する電圧指令演算回路と、前記励磁電流指令値
と前記励磁電流検出値とが一致するように励磁電流方向
電圧を制御する励磁電流制御回路と、前記トルク電流指
令値と前記トルク電流検出値とが一致するようにトルク
電流方向電圧を制御するトルク電流制御回路と、前記励
磁電流方向電圧指令を前記励磁電流制御回路の出力で補
償した値と前記トルク電流方向電圧指令を前記トルク電
流制御回路の出力で補償した値を入力し、電圧指令と電
圧位相指令を出力する電圧指令座標変換回路と、前記電
圧位相角指令と与えられた出力周波数指令を積分するこ
とにより得られた位相角指令を加えた出力電圧位相角指
令を演算する出力電圧位相角指令演算回路と、前記出力
電圧位相角指令と前記電圧指令とを入力し、各相の出力
電圧指令に変換する２相３相変換回路と、前記各相の出
力電圧指令よりＰＷＭ信号を生成して前記電力変換器に
供給するＰＷＭ発生回路とを備えた誘導電動機の制御装
置において、前記誘導電動機を停止させたままの状態
で、前記出力電圧指令と前記1次電流検出値から前記誘
導電動機の抵抗及び主回路パワー素子のオン電圧降下量
及び漏れインダクタンス及び相互インダクタンスをチュ
ーニングする電動機定数チューニング手段を有すること
を特徴とする誘導電動機の制御装置。 - 【請求項２】 前記電動機定数チューニング手段により
チューニングされた誘導電動機の定数により前記誘導電
動機を制御することを特徴とする請求項１記載の誘導電
動機の制御装置。 - 【請求項３】 前記電動機定数チューニング手段は、前
記誘導電動機に少なくとも2種類以上の直流電流指令を
与え、その電流検出値が前記直流電流指令値に一致する
ような前記出力電圧指令値を求め、その直流電流に比例
する成分を誘導電動機の１次抵抗、比例しない一定値を
主回路パワー素子のオン電圧降下量とする手段からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の誘導電動機の
制御装置。 - 【請求項４】 前記電動機定数チューニング手段は、回
転停止状態の前記誘導電動機に停止状態を維持するに十
分な周波数からなる高周波の電圧を印加し、前記誘導電
動機を停止状態に維持し、前記電圧指令値と前記電流検
出値に基づいて2次抵抗及び漏れインダクタンスのチュ
ーニングをする手段からなることを特徴とする請求項１
または2記載の誘導電動機の制御装置。 - 【請求項５】 電力変換器主回路のパワー素子のオン電
圧降下量を前記パワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、
前記電流に比例する成分と一定値Ｖ0とに近似し、前記
電流に比例する成分は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め前
記パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない
一定値とし、 トルク電流指令値Iqrefと周波数指令frefを零に設定
し、 2種類の励磁電流指令値Idref1、Idref2を与えたときの
出力電圧指令値をそれぞれVref1、Vref2とし、前記誘導
電動機の1次抵抗ｒ1とパワー素子のオン電圧降下量Ｖ0
をぞれぞれ ｒ1＝（Vref1−Vref2）／｛２（Idref1−Idref2 ）｝ Ｖ0＝（Vref1 Idref2−Vref2 Idref1）／（Idref2−Idr
ef1） として求めることを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項６】 電力変換器主回路のパワー素子のオン電
圧降下量を前記パワー素子に流れる電流Ｉfbに対して、
前記電流に比例する成分と一定値Ｖ0とに近似し、前記
電流に比例する成分は誘導電動機の1次抵抗ｒ1に含め前
記パワー素子のオン電圧降下量Ｖ0は電流に比例しない
一定値とし、 トルク電流指令値Iqrefと周波数指令frefを零に設定
し、 複数の励磁電流指令値Idref1、Idref2、．．．、IdrefN
（Ｎは３以上の整数）を与え、前記励磁電流指令値に対
応する出力電圧指令値Vref1、Vref2、．．．、VrefNを
求め、 複数の前記励磁電流指令値と前記出力電圧指令値に基づ
いて前記誘導電動機の1次抵抗ｒ1とパワー素子のオン電
圧降下量Ｖ0を求めることを特徴とする誘導電動機の制
御方法。 - 【請求項７】 トルク電流指令値Iqrefと周波数指令fre
fを零、励磁電流指令値をIdref= Idref3 に設定し誘導
電動機に印加し、 しばらく経過した後に、前記電圧指令値Vref3で出力電
圧指令をリミットした状態で前記周波数指令frefを前記
誘導電動機が停止状態を維持するに十分な周波数fref3
に変更し、 一定時間経過後に前記出力電圧指令のリミットを外して
電流制御を再開し、この時の前記補償後励磁電流方向電
圧指令値Vdcref3及び前記補償後トルク電流方向電圧指
令Vqcref3を求め、前記誘導電動機の2次抵抗ｒ2及び漏
れインダクタンスＬを ｒ2＝Vdcref3/Idref3- ｒ1 Ｌ＝Vqcref3/(Idref3×２πfref) として求めることを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 【請求項８】 前記電動機定数チューニング手段は、前
記誘導電動機に直流励磁する為の電圧を印加し，前記誘
導電動機を停止状態に維持し、直流励磁した二次磁束を
微少変化させる信号を電圧指令あるいは電流指令に重畳
し、電流検出値と前記電圧指令または電圧検出値とに基
づいて相互インダクタンスを演算し、相互インダクタン
スをチューニングするものである請求項１または２記載
の誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000072287A JP2000342000A (ja) | 1999-03-24 | 2000-03-15 | 誘導電動機の制御装置およびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7923499 | 1999-03-24 | ||
| JP11-79234 | 1999-03-24 | ||
| JP2000072287A JP2000342000A (ja) | 1999-03-24 | 2000-03-15 | 誘導電動機の制御装置およびその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000342000A true JP2000342000A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=26420281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000072287A Pending JP2000342000A (ja) | 1999-03-24 | 2000-03-15 | 誘導電動機の制御装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000342000A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006033180A1 (ja) * | 2004-09-22 | 2006-03-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
| US9231510B2 (en) | 2011-11-29 | 2016-01-05 | Mitsubishi Electric Corporation | Control device for rotary machine and inductance measurement method for rotary machine |
| WO2016199444A1 (ja) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | 株式会社 日立産機システム | 誘導機の電力変換装置と二次時定数測定方法及び速度制御方法 |
| KR101814480B1 (ko) * | 2016-01-26 | 2018-01-03 | 가천대학교 산학협력단 | 유도 전동기의 전동기 정수 연산 장치 및 방법 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0775399A (ja) * | 1993-09-03 | 1995-03-17 | Meidensha Corp | 可変速装置 |
| JPH0775400A (ja) * | 1994-07-25 | 1995-03-17 | Hitachi Ltd | 電圧制御形ベクトル制御インバータの制御装置 |
| JPH07107799A (ja) * | 1993-09-29 | 1995-04-21 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 定数測定設定機能付きインバータ装置 |
| JPH07298697A (ja) * | 1994-04-20 | 1995-11-10 | Meidensha Corp | 電動機の電気的定数のオートチューニング方法 |
| JPH0843462A (ja) * | 1994-07-29 | 1996-02-16 | Hitachi Ltd | 交流機器の定数測定法及びその装置 |
-
2000
- 2000-03-15 JP JP2000072287A patent/JP2000342000A/ja active Pending
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| KR100795283B1 (ko) * | 2004-09-22 | 2008-01-15 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 유도 전동기의 벡터 제어 장치 |
| CN100391097C (zh) * | 2004-09-22 | 2008-05-28 | 三菱电机株式会社 | 感应电动机的矢量控制装置 |
| US7385371B2 (en) | 2004-09-22 | 2008-06-10 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vector controller for induction motor |
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| JP2017005920A (ja) * | 2015-06-12 | 2017-01-05 | 株式会社日立産機システム | 誘導機の電力変換装置と二次時定数測定方法及び速度制御方法 |
| KR101814480B1 (ko) * | 2016-01-26 | 2018-01-03 | 가천대학교 산학협력단 | 유도 전동기의 전동기 정수 연산 장치 및 방법 |
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