JP3329672B2 - 誘導電動機定数測定装置 - Google Patents

誘導電動機定数測定装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機(以
下、誘導機と略す。)の電気定数の測定装置、特に二次
時定数を測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に,誘導機の速度,トルクなどを制
御する際には,誘導機の電気定数を知る必要がある。そ
こで,誘導機の電気定数を測定する誘導機定数測定装置
が必要となってくる。図5は一従来例を示すブロック図
である。図5において、1は単相試験手段、2は電流検
出器、3は電圧検出器、4は誘導機、5は抵抗演算器、
6はメモリである。以下、図5に従い動作を説明する。
【0003】単相試験手段1は、単相試験周波数指令値
f1*を入力し、誘導機4に電力を供給する。電流検出
器2は、誘導機4に流れる電流を検出し誘導機電流iを
出力する。電圧検出器3は、誘導機4の電圧を検出し誘
導機電圧vを出力する。抵抗演算器5は、電流検出器2
の出力i、電圧検出器3の出力vを入力し、電流iと電
圧vの位相差と各々の大きさから一次抵抗R1と二次抵
抗R2の和(R1+R2)を求め、メモリ6に予め記憶
設定してある一次抵抗値R1を差し引いて二次抵抗値R
2を得る。このように得られた二次抵抗値R2はメモリ
6に記憶設定される。以上より、誘導機の電気定数の一
つである二次抵抗値を得ることができ、メモリに記憶設
定することが出来る。また、予め記憶設定されている二
次抵抗以外の誘導機電気定数と合わせて、誘導機の速
度、トルクなどの制御に用いることが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の単相試験による
二次抵抗計測は、表皮効果の影響の無い誘導機ならば、
単相試験周波数によって二次抵抗値は変化しないため有
効である。しかし、二重かご形誘導機のように、表皮効
果の影響により二次抵抗値が単相試験周波数により大幅
に変化する場合においては、問題点が生じる。以下に、
表皮効果の影響による問題点を列記する。
【0005】1.誘導機運転時には二次抵抗に流れる電
流周波数はすべり周波数相当であり、一般的には数Hz
である。しかし、単相試験の周波数を低くすると誘導機
が回転することがあり、単相試験周波数はそれ程低くで
きない。そのため、単相試験による二次抵抗の測定値と
運転時の二次抵抗値とは異なった値となり、種々の改良
が必要である。 2.また、単相試験を数Hzの周波数で行うと、誘導機
電圧が低くなり、電圧検出器の検出精度が悪くなる。以
上のような問題点により、正確な誘導機電気定数の計測
が行うことができない可能性があるので、高性能な誘導
機制御ができない可能性がある。本発明は上述した点に
鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、こ
れらの欠点を解決する誘導電動機定数測定装置を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、電流指令を出力する電流指令演算
器、前記電流指令を入力し電流制御を行い前記誘導電動
機に電力を供給する電流制御手段、前記誘導電動機の電
圧を検出または推定し誘導機電圧vを出力する電圧検出
器、前記誘導電動機の電流を検出し誘導機電流iを出力
する電流検出器で構成する。さらに、前記誘導機電圧v
と前記誘導機電流iと予め与えられている一次抵抗R
1、一次自己インダクタンスL1、二次自己インダクタ
ンスL2、相互インダクタンスMとを入力し二次磁束Ψ
2を出力する磁束演算器、前記二次磁束Ψ2と前記誘導
機電流iと前記相互インダクタンスMとを入力し二次時
定数T2を出力する時定数演算器から構成する。
【0007】前記電流指令演算器が出力する前記電流指
令を時刻t0より変化させ、前記時定数演算器では時刻
t0以降の二次時定数T2を(1)式で求める。
【0008】
【数3】
【0009】二次磁束Ψ2は、(2)式の二次磁束演算
式で求める。
【0010】
【数4】
【0011】また、前記二次磁束演算式の積分を1次遅
れで代用することができる。前記時定数演算器の出力と
しては、時刻t0以降の任意の時点における二次時定
数、または時刻t0以降の複数の時点における二次時定
数の平均値とする。このようにして求められた前記時定
数演算器の出力値は、すべり周波数相当の二次時定数の
値となる。さらに、誘導機の回転数を定格回転数位にし
て運転すれば、前記電圧検出器が検出または推定する誘
導機電圧vは定格電圧に近い値となり、電圧検出誤差も
小さくなる。さらに、前記電流指令を時刻t0以降で
は、例えば時刻t0以前の約10%相当まで変化すれ
ば、前記時定数演算器が演算を行っているときの誘導機
電流は0ではないので、前記電圧検出器で検出または推
定した誘導機電圧のデッドタイムによる影響は少なくな
る。また、誘導機回転数が変動しても演算誤差は生じに
くいので、測定時に負荷があってもよい。
【0012】誘導機制御に二次抵抗が必要ならば、前記
時定数演算器の出力と前記二次自己インダクタンスとを
入力し二次抵抗を出力する二次抵抗演算器を付加する。
上記手段に対しメモリを設け、前記時定数演算器の出力
と二次抵抗の少なくとも1つを前記メモリに記憶設定
し、誘導機制御で使用できるようにする。以下、本発明
の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施例を示すブ
ロック図である。図1において、7は電流指令演算器、
8は電流制御手段、2は電流検出器、3は電圧検出器、
4は3相誘導電動機(以下、誘導機と略す。)、9は磁
束演算器、10は時定数演算器である。図2は本発明の
電流指令演算器7の一演算例を示す波形図である。以
下、図1、図2に従い本発明の一実施例を説明する。
【0014】電流指令演算器7では図2に示す3相電流
指令(以下、電流指令と略す。)i*を出力する。すな
わち、時刻t0以降の電流指令i*を時刻t0以前の1
0%程度の3相交流指令にステップ状に変える。電流制
御手段8は、電流指令i*を入力し電流制御を行い、電
流指令i*に相当する電流を誘導機4に流すように誘導
機4に電力を供給する。なお、誘導機4は時刻t0以前
では定格回転数付近で回転させておく。電流検出器2は
誘導機電流iを検出する。電圧検出器3は誘導機電圧v
を検出または推定する。磁束演算器9は、誘導機電流i
と誘導機電圧vと誘導機電気定数の一部である一次抵抗
R1、一次自己インダクタンスL1、二次自己インダク
タンスL2、相互インダクタンスMを入力し、(3)式
の二次磁束演算式に従い二次磁束Ψ2を演算する。
【0015】
【数5】
【0016】ここで、一次抵抗R1、一次自己インダク
タンスL1、二次自己インダクタンスL2、相互インダ
クタンスMは、予め測定または設定しておく。ここで、
(3)式の積分を1次遅れで代用してもよい。時定数演
算器10は、時刻t0以降に、二次磁束Ψ2と電動機電
流iと相互インダクタンスMを入力し、次に示す(4)
式に従い二次時定数T2を演算する。
【0017】
【数6】
【0018】(4)式で求めたT2を時定数演算器10
の出力とする。時刻t0以降の二次磁束Ψ2が過渡状態
であれば、(4)式を用いて任意の時点での二次時定数
T2を求められる。ここで、時刻t0以降の任意の複数
(例えば、n個)の時点t1、t2、・・・・、tnでの各
々の二次時定数T21、T22、・・・・、T2nを(4)
式を用いて演算し、次に示す(5)式で求めた平均値を
T2として時定数演算器10の出力としてもよい。
【0019】
【数7】
【0020】また、(3)式を用いて電流制御周期毎に
二次時定数を演算し、演算結果にフィルタをかけた値を
(4)式と同等の平均値として時定数演算器10の出力
としてもよい。電流指令i*の与えかたの一例として図
2を示したが、時刻t0以降の二次磁束Ψ2が過渡状態
であれば、(3)式を用いて任意の時点での二次時定数
T2を求められるので、(3)式の分母が0にならなけ
れば、電流指令i*を図2の如くステップ状に変える必
要はない。
【0021】図1、図2の一実施例による効果を以下に
示す。 1.時刻t0以降、二次磁束Ψ2が定常状態になるまで
二次側には直流電流が流れるので、時定数演算器10の
出力はすべり周波数相当時の二次時定数T2となる。 2.誘導機4が定格回転数付近で回転しているので、誘
導機にかかる電圧は定格電圧付近となり、電圧検出器3
により検出または推定される誘導機電圧vの誤差が少な
い。 3.二次時定数T2演算時の誘導機電流iが0ではない
ので、電圧検出器3で検出または推定される誘導機電圧
vのデッドタイムよる影響が少ない。 4.誘導機4の回転数が変動しても二次時定数T2の演
算誤差は生じにくいので、誘導機4は有負荷であっても
よい。
【0022】以上のように求められた二次時定数T2か
ら二次抵抗R2を求めるための一実施例ブロック図が図
3である。130は図1、図2による誘導機定数測定装
置(以下、第1定数測定器と呼ぶ。)、11は二次抵抗
演算器である。二次抵抗演算器11は、第1定数測定器
130の出力である二次時定数T2と二次自己インダク
タンスL2から二次抵抗R2を(6)式より演算し、二
次抵抗R2を出力する。
【0023】
【数8】
【0024】図4は本発明の一応用例である。131は
第1定数測定器または図3による誘導機定数測定装置
(以下、第2定数測定器と呼ぶ。)を示す。また、6は
メモリ、12は誘導機制御手段、14は選択器、4は誘
導機である。以下、図4に従い本発明の一応用例を説明
する。
【0025】第2定数測定器131は、二次時定数T2
または二次抵抗R2を出力する。さらに、第2定数測定
器131内にある電流制御手段8により誘導機4に電力
を供給し誘導機4を電流制御できる。メモリ6は、第2
定数測定器131での演算に必要な定数を第2定数測定
器131に与えたり、第2定数測定器131の出力であ
る二次時定数T2または二次抵抗R2を記憶設定する。
また、メモリ6は誘導機制御手段12での演算に必要な
定数を誘導機制御手段12に与える。誘導機制御手段1
2は、誘導機4制御のための演算を行い、誘導機4に電
力を供給し誘導機4を制御できる。選択器14は、誘導
機4に第2定数測定器131を接続するか、誘導機制御
手段12を接続するか選択する。
【0026】まず最初に、選択器14が第2定数測定器
131を選択し、二次時定数T2、二次抵抗R2の計測
を行い、計測結果の二次時定数T2、二次抵抗R2をメ
モリ6に記憶設定する。次に、選択器14が誘導機制御
手段12を選択し、メモリ6に記憶設定されている誘導
機4電気定数を用いて誘導機4制御演算を行い、誘導機
4を制御する。これらの手順により、誘導機4の高性能
運転が可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
次回路には直流電流が流れるので、誘導機通常運転時に
近い二次時定数、二次抵抗の値を測定することができ
る。また、誘導機が定格回転数付近で回転しているとき
の電圧を検出または推定するので、電圧検出器による誤
差が少ない。また、時刻t0以降の電流指令を零にしな
いことにより、デッドタイムの影響の少ない演算が可能
となる。また、誘導機回転数変動による演算誤差は生じ
にくいので、誘導機の負荷状態は無負荷であっても有負
荷であってもよい。さらに、正確な誘導機電気定数の計
測ができるので、誘導機制御を高性能に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図2】図2は本発明の電流指令演算器の一演算例を示
す波形図である。
【図3】図3は本発明の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図4】図4は本発明の装置の一応用例を示すブロック
図である。
【図5】図5は一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 単相試験手段 2 電流検出器 3 電圧検出器 4 誘導電動機 5 抵抗演算器 6 メモリ 7 電流指令演算器 8 電流制御手段 9 磁束演算器 10 時定数演算器 11 二次抵抗演算器 12 誘導機制御手段 130 第1定数測定器 131 第2定数測定器 14 選択器 f1* 単相試験周波数指令 i* 電流指令 v 誘導機電圧 i 誘導機電流 Ψ2 二次磁束 T2 時定数演算器の出力値 t0 電流指令が変化し始める時刻 R1 一次抵抗 R2 二次抵抗 M 相互インダクタンス L1 一次自己インダクタンス L2 二次自己インダクタンス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−53091(JP,A) 特開 平2−106190(JP,A) 特開 平2−262891(JP,A) 特開 平8−33194(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 G01R 31/327 - 31/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導電動機の高性能運転を行うに当たり
    必要とされる電動機定数を測定する誘導電動機定数測定
    装置において、任意の時刻t0以降より大きさが変化す
    る電流指令を出力する電流指令演算器、前記電流指令を
    入力し電流制御を行い前記誘導電動機に電力を供給する
    電流制御手段、前記誘導電動機の電圧を検出または推定
    し誘導機電圧vを出力する電圧検出器、前記誘導電動機
    の電流を検出し誘導機電流iを出力する電流検出器、前
    記誘導機電圧vと前記誘導機電流iとから二次磁束ψ2
    を出力する磁束演算器、前記誘導電動機の相互インダク
    タンスMと前記誘導機電流iと前記二次磁束ψ2とから
    時刻t0以降の前記誘導電動機の二次時定数T2を次式【数1】
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