JPH02101985A - 誘導電動機の制御装置 - 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、誘導電動機の制御装置、より詳細には、誘導
電動機の各相電圧および各相電流に基づいて二次磁束ベ
クトルを演算する磁束演算手段を備え、二次磁束指令、
トルク指令、および磁束演算手段によって算出された二
次磁束ベクトルに基づき電力変換器を介して誘導電動機
をベクトル制御する誘導電動機の制御装置に関する。

（従来の技術） 誘導電動機のベクトル制御方式として、すべり周波数制
御形と磁束演算形とが知られている。本発明は後者の磁
束演算形のベクトル制御装置に関するものである。

第２図は従来の磁束演算形ベクトル制御装置の構成例を
示すものである。第２図の主回路においては、３相交流
電源１から電力変換器２を介して可変電圧・可変周波数
の交流電力が誘導電動機３に供給される。誘導電動機３
の制御は、制御装置２０により電力変換器２を介して行
われる。

制御装置２０には電圧検出器ＰＴａ　、　ＰＴｂ　、　
ＰＴｃによって検出された誘導電動機３の３相相電圧ｖ
ａｌ”　ｂｌ”ｃｌおよび電流検出器ＣＴａ　、　ＣＴ
ｂ　。

ＣＴｃによって検出された３相−次電流ｌａ□”ｂｌ’
ｌ　に基づいて固定子座標系の２和硫束値φ４□。

ｃｌ φβ１を演算する磁束演算器１１が設けられている。磁
束演算器１１での演算は次の原理によって行われる。

検出された一次電流ｉａｌ、　　ｉｂｌ、　　ｉｃｌ、
および相電圧ｖａｌ”ｂｌ”ｃｌは次式に基づいて３相
２相変換され、それぞれ２相電流１　．１　　おｃｌ　
　ｄｌ よび２相電圧Ｖ　　　％Ｖ　　　に変換される。

ｃｌ　　β１ ３相／２相変換によって得られた２相電流１　．１　　
および２相電圧Ｖ　　　　Ｖ　　　をα１　　ｄｌ　　
　　　　　　α１ゝ　βｌ用い次式に従って２相逆起電
力ｅ　　　、ｅ　　　がｃｌ　　β１ 求められる。

二こで、Ｒ１，Ｌｌはそれぞれ誘導電動機３の一次抵抗
および一次インダクタンスである。

（３）、（４）式によって得られた２相逆起電力ｅα、
ｅβに基づき次式により２和硫束値φα。

φβが求められる。

φａ、−ＪｅａＬｄｔ　　　　　・・・・・・（５）φ
−Ｉｅβ１ｄｔ・・・・・・（６） ｄｌ この（５）式および（６）式によって得られた２相磁束
値φ　　　φ　　が磁束演算器１１の出α１′　　β１ 力であり、それはベクトルアナライザ１２に入力される
。

ベクトルアナライザ１２では、次式に基づいて二次磁束
の位相ψを表わす位相信号ｓｉｎψおよびｃｏｓψが求
められる。

同様に外部から与えられるトルク指令値１本および二次
磁束指令値φ本に基づいてトルク電流演算器１４が次式
に従ってトルク電流指令値五　＊Ｌ が求められる。

ベクトルアナライザ１２によって算出された位相信号ｓ
ｉｎψ、　ｅＯ５ψはベクトル回転器１５に入力される
。

外部から二次磁束指令値φ１が磁化電流演算器１３に与
えられ、次式に従って磁化電流指令値・　＊ ｌｄｌ　　が求められる。

ここで、Ｍは誘導電動機３の相互インダクタンス、Ｌ２
は二次インダクタンス、Ｒ２は二次抵抗である。

（１０）、　　（１１）式によって求められた磁化電流
指令値’　ｄｌ”およびトルク電流指令値ｉ、１′はベ
クトル回転器１５に入力され、ここでベクトルアナライ
ザ１２からの位相信号ｓｉｎψ、　ｅＯ８ψをも用いて
次式に従い、固定子座標系の２相電流指令値１ａ、＊お
よびＩβ１本が求められる。

ベクトル回転器１５によって得られた２相電流指令値、
、、＊および１８本は２相３相変換器１６’ｃｌ’に変
換される。

この電流指令値１　　＊、ｔ、１ｃ１　は電流＊　　　
　＊ ａｌ　　　　　ｂｌ 検出器ＣＴａ　、　ＣＴｂ　、　ＣＴｃによって検出さ
れた一次、　　　本　　　　　　　　本　　　　、　　
　本電流！＋’　　　、’ｃｌ　　と比較器３７．３８
゜ａｌ　　　　　ｂｌ ３９において比較され、その偏差は電圧指令値本　　　
　　　　　本　　　　　　　　　本εａｌ　　’　　ε
ｂｌ　　’　　εｃ１　　として電力変換器２に与に、
電力変換器２の点弧位相が制御される。

以上述べたところからも明らがなように磁束検出形のベ
クトル制御方式は磁束検出器を設けることなく、誘導電
動機の一次電圧および電流を検出して演算制御するもの
であって、磁束フィードバックループが構成されるため
、特に温度上昇による二次抵抗の変動に対する影響の少
ないベクトル制御方式として知られている。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように構成される従来の磁束演算形ベクトル制御
方式の制御装置には次のような不都合がある。

（ａ）誘導電動機の始動時は逆起電力が発生していない
ため、（５）、　　（６）式の演算によって磁束φα１
．φβ１を求めることは不可能である。

（ｂ）低速領域では発生逆起電力が小さいため、演算誤
差が大きい。

（ｅ）電力変換器によっても異なるが、−船釣に与えら
れる電圧は複雑な波形、例えばＰＷＭ波形をしており、
逆起電力を演算によって求めるのは困難である。

本発明は以上の事情を考慮してなされたものであって、
誘導電動機の始動時を含む低速領域から高速領域に至る
全域で容易に高精度の磁束演算を遂行し、それにより全
速度領域で高精度の磁束演算形ベクトル制御を実現し得
る誘導電動機の制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の誘導電動機の制御装置は、電力変換器に与えら
れる電圧指令値から各相の実電圧値を演算する電圧演算
手段と、磁束演算手段に対して低速度領域では電圧演算
手段によって算出された電圧値を導き、高速度領域では
誘導電動機の実電圧値を導くように切換える切換手段と
を設けたことを特徴とする。

（作　用） 磁束演算のために入力される電圧値として、高速領域で
は実際の一次電圧を用い、低速領域では実際の一次電圧
の代わりに、制御装置から電力変換器に与えられる電圧
指令値を用いることによって、全速度領域で高精度の磁
束演算を遂行し、全速度領域で高精度の磁束演算形ベク
トル制御を行うことができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施討を示すものである。

本発明による制御装置１０の特徴は、第２図の制御装置
２０を基本とし、それに切換スイッチ２１および電圧演
算器２２．２３，２４、ならびに速度検出器２５および
速度判別器２６を付加したものに相当する。他の構成部
分は第２図のものと変わりが無い。

電圧検出器ＰＴａ　、　ＰＴｂ　、　ＰＴｃによって検
出された電圧ｖａｌ’　　Ｖ　ｂｉ”　ｃｌは切換スイ
ー／チ２１（７）−方の固定接点側に導かれ、切換スイ
ッチ２１の他方の固定接点側には、電圧演算器２２．　
２３゜２４によって演算された電圧値ｖａｔ　　”　ｂ
ｌｖｃｌ’が導かれる。電圧演算器２２．２３．　２４
は、電力変換器２への電圧指令値ε　　εａｌ’　　　
ｂｌ’ εｃ１を入力としてそれに対応する電圧値ｖａ□ｖｂｌ
　　”　Ｃ１’を演算する。誘導電動機３の速度が速度
検出器２５によって検出され、さらにその検出速度は速
度判別器２６によって低速領域に属するか高速領域に属
するがが予め設定されたしきい値との比較により判別さ
れる。速度判別器２６はその判別結果に従い、低速領域
では電圧演算器２２．２３．２４からの電圧値ｖ　　　
、ｖａｌ　　　　ｂｌ ｖｃｌ’を、また高速領域では電圧検出器ＰＴａ　。

ＰＴｂ　、　ＰＴｃからの電圧ｖａｌ”ｂｌ”ｃｌをそ
れぞれ磁束演算器１１に導くように切換スイッチ２１を
切換え制御する。

磁束演算形ベクトル制御方式においては、誘導電動機３
を正弦波電流で駆動するため、その電流零　　　本 指令値ｉ　　　、ｉ　　　、ｉ＊も正弦波で与えらａｔ
　　　　　ｂｌ　　　　　ｃｌ れる。したがって、比較器１７，１８．１９の出力すな
わち電圧指令値ε８０．ε、１．ε。１は正弦波で電力
変換器２に与えられる。この場合、電力変換器２の３相
出力電圧ｖａｌ、ｖｂ□”ｃｌは、変換定数をＫｃとす
れば、次のように表される。

ｖａｌ−Ｋｃ＊　εａｌＩＩｓｉｎ　ａｔ　　　　　−
（１４）Ｖｂｌ−Ｋｅ’Ａ’ｂｔ’５ｌｒｌ　（ωｔ−
２１／３）　　・・・（１５）ｖｅｌ−Ｋｃφｇ、、・
ｓｉｎ　　（ωｔ＋２π／３）　　　・＝　（１６）つ
まり、出力電圧Ｖ　ａ工”　ｂｌ”　ｃｌは電圧指令値
ε３□、ε、１．εｃｌに比例する。また、電圧指令値
ε８□、ε、１．ε。１を入力とする電圧演算器２２゜
２３．２４のゲインをＫｇとすれば、その出力電圧値ｖ
ａす る。

ｖ、ｖ’　は次のように表わされ 、ｂｌ　　　　ｃｌ ｖ　′　−ＫｇφεａＩ１１ｓ１ｎωｔ　　　　　　　
　　・・・（１７）ｖ　　’　ｍＫｇ・εｂｌ−ｓｉｎ
　（ωｔ−２ｙｒ／３）　　＝（１８）ｂｌ ｖ　　’　ｍＫｇ・ε。ヒｓｌｎ　（ωｔ＋２ｒ／３）
　　−（１９）ｂｌ かくして電圧検出器ＰＴａ　、　ＰＴｂ　、　ＰＴｃに
より直接検出された電圧ｖａ□”　ｂｌ”　ｃｌと、電
圧演算器２２，２３．２４により演算によって求められ
た電圧値ｖ、　　　　　、ｖ’　とは、はぼ等し■ ａｌ　　　　ｂｌ　　　　ｃｌ いものとなる。

したがって、速度判別器２６の速度判別結果に従い、切
換スイッチ２１を、誘導電動機３の始動時を含む低速領
域すなわち誘導電動機３の逆起電力の小さい領域では、
電圧演算器２２．　２３゜２４側に切換え、高速領域す
なわち誘導電動機３の逆起電力が十分大きくなった時に
は、電圧検出器ＰＴａ　、　ＰＴｂ　、　ＰＴｃ側に切
換えることにより、全速度領域で高精度の磁束演算形ベ
クトル制御を遂行することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、誘導電動機の始動時を含む低速領域では、磁
束演算に必要な電動機端子電圧の代わりに、電力変換器
に与えられる電圧指令値から求められる値を使用するこ
とによって、始動時を含む低速領域においても高精度の
磁束演算を行い、したがって、全速度領域で高精度の磁
束演算形ベクトル制御を実現することができる。

度判別器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導電動機の各相電圧および各相電流に基づいて二次磁
   束ベクトルを演算する磁束演算手段を備え、二次磁束指
   令、トルク指令、および前記磁束演算手段によって算出
   された二次磁束ベクトルに基づき電力変換器を介して前
   記誘導電動機をベクトル制御する誘導電動機の制御装置
   において、前記電力変換器に与えられる電圧指令値から
   各相の実電圧値を演算する電圧演算手段と、前記磁束演
   算手段に対して低速度領域では前記電圧演算手段によっ
   て算出された電圧値を導き、高速度領域では前記誘導電
   動機の実電圧値を導くように切換える切換手段とを設け
   たことを特徴とする誘導電動機の制御装置。