JPH0227918B2 - - Google Patents
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- JPH0227918B2 JPH0227918B2 JP57135064A JP13506482A JPH0227918B2 JP H0227918 B2 JPH0227918 B2 JP H0227918B2 JP 57135064 A JP57135064 A JP 57135064A JP 13506482 A JP13506482 A JP 13506482A JP H0227918 B2 JPH0227918 B2 JP H0227918B2
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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
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
- H02P21/10—Direct field-oriented control; Rotor flux feed-back control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/34—Testing dynamo-electric machines
- G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回転磁界機の回転子時定数用の入力
パラメータおよび運転データから模擬されたモデ
ル磁束の磁束方向を決定し、固定子電流の磁界形
成（磁束平行）成分およびトルク形成（磁束垂
直）成分に対する各目標値を予め与え、固定子電
流を前記両目標値から前記モデル磁束の磁束方向
に応じて合成された固定子電流に制御する回転磁
界機の回転子時定数決定方法、ならびにこの方法
を実施するための装置に関するものである。 回転磁界機を制御するのには、回転電機を貫通
する磁束のその都度の方向に応じて固定子電流
を、この固定子電流の磁束平行成分によつて磁界
の強さが所望の値に（特に一定値に）調整され、
かつ固定子電流の磁束垂直成分によつてトルクも
しくは回転速度が調整されるように制御するのが
有利である。このような回転磁界機の磁界オリエ
ンテーシヨン運転（ベクトル制御）のためには固
定子電流調整回路と、この固定子電流調整回路に
前置された制御装置とが必要であり、制御装置は
磁束の方向についての情報を得る必要がある。こ
の情報は磁束模擬回路から得ることができる。磁
束模擬回路は回転磁界機の電気的モデルとして運
転データ、特に回転磁界機の固定子電流（「電流
モデル」）および回転子時定数用の入力パラメー
タ、から模擬モデル磁束の磁束方向を決定する。
いま固定子電流の磁界形成（磁束平行）成分およ
びトルク形成（磁束垂直）成分の各目標値が予め
与えられる（磁界オリエンテーシヨン目標値）
と、制御装置により固定子電流は両目標値からモ
デル磁束の磁束方向に応じて合成された固定子オ
リエンテーシヨンの固定子電流ベクトルになるよ
うに制御される。 しかし回転子抵抗および回転子インダクタンス
によつて決定される回転子時定数は回転磁界機の
運転中、加熱および磁気飽和の影響によつて変化
するので、磁束模擬回路において回転子時定数を
固定的に設定すると実際の磁束値からずれを生
じ、それが回転電機の誤制御に導くおそれがあ
る。 本発明の目的は、回転磁界機の磁界オリエンテ
ーシヨン運転において、回転子時定数の決定によ
り磁束演算回路に入力すべきパラメータ値をでき
るだけ正確に設定し得るようにすることにある。 この目的は本発明により、冒頭に述べた方法に
おいて、一方の成分の目標値に時間的に一定でな
い変化をする外乱量を重畳し、他方の成分によつ
て決定される運転量（回転速度）の実施値の時間
的変化を検出し、外乱量と検出された運転量の時
間的変化の相関関係を表わす相関量を決定し、回
転子時定数に対する入力パラメータを前記相関量
に応じてこの相関量がほぼ零になるまで変化させ
ることによつて達成される。 本発明の出発点は、回転子時定数のためのパラ
メータを誤設定すれば固定子電流の磁界形成成分
とトルク形成成分とは分離されない、すなわち磁
界形成（磁束平行）成分の目標値の変化はトルク
形成（磁束垂直）成分によつて直接影響される回
転磁界機の運転量の変化として現われ、逆にトル
ク形成成分の目標値の変化は磁界形成成分によつ
て直接決定される運転量（例えば回転機の起電
力）の変化をひき起こすということにある。その
ため一方の成分の目標値に時間的に一定でない変
化をする外乱量が重畳され、かつ他方の成分によ
つて決定される運転量の実際値の時間的変化が検
出されると、入力外乱量と検出実際値の時間的変
化との間の相関関係から、回転子時定数の誤設定
の際に生ずる結合が決定され、その相関関係が実
質的に無くなるまで制御に用いられる回転子時定
数パラメータが変化させられる。回転電機に負荷
がかかると、周期的、統計学的、または擬統計学
的な外乱信号が特に磁束平行な電流成分の目標値
のもとでトルクに直接作用することはなく、その
ため回転磁界機の運転は目立つほどには外乱状態
となることはない。トルク形成成分に依存する実
際値としては特に回転磁界機の回転子加速度また
はそれから直接導かれる他の量（例えば回転速
度）が適している。 本発明の方法を実施するための装置の構成は特
許請求の範囲に第２の発明として記載した通りで
ある。 以下、実施例を参照して本発明をさらに詳述す
る。 第１図には、相電流のベクトル合成によつて形
成された、固定子電流に属する電流ベクトルｉ
と、磁界軸の方向に向いた磁束ベクトルΨとが示
されている。電流ベクトルｉの磁束ベクトルΨへ
の射影が磁束平行な成分i1であり、この成分i1
に磁束絶対値Ψが比例する。回転電機のトルクは
磁束ご一定に保つ場合、固定子電流ベクトルｉの
磁束に垂直な成分i2に比例する。固定子電流ｉ
がモデル磁束ベクトルΨ Mに関して磁界平行な電
流成分と磁界垂直な電流成分を表わす対応する目
標値i* 1およびi* 2を与えることによつて調整さ
れ、しかもこのモデル磁束ベクトルが任意に設定
される回転子時定数パラメータを用いて演算され
る場合には、例えば過大に選定されたパラメータ
に対しては第１図に示すようなベクトル図が与え
られる。 いま目標値i* 2が変化されることなく例えば目
標値i* 1に外乱量Ｋが重畳されると、電機電流は
ｉ＋Δｉに高められる。またモデル磁束ベクトル
ΨMが磁束ベクトルΨからずれると、実際の磁界
垂直な成分i2は目標値i* 2が一定に保たれるに拘
らず絶対値Δi2だけ変化することになる。この
変化はトルクないしは回転速度の変化として現わ
れるので、これらの値を介して検出することがで
きる。パラメータを実際の回転子時定数に近似す
ることによりトルク電流成分変化量Δi2は小さ
くなり、パラメータの満足な設定が行われたとき
最終的に消滅する。 回転子時定数を決定するためにはそれ故回転磁
界機の公知の磁界オリエンテーシヨン運転から出
発し、この公知の運転においては、 (a) 回転磁界機の回転子時定数に対する入力パラ
メータおよび運転データ（すなわち「電流モデ
ル」を用いる場合には固定子電流ベクトルｉに
よつて表わされる固定子電流）からモデル磁束
ベクトルもしくは模擬されたモデル磁束の少く
とも磁束方向を決定し、 (b) 固定子電流ｉの磁界形成（磁束平行）成分お
よびトルク形成（磁束垂直）成分に対する各目
標値i* 1，i* 2を予め与え、 (c) 固定子電流を両目標値からモデル磁束Ψ Mの
磁束方向に応じて合成された固定子電流ベクト
ルｉに制御する。 しかして本発明によれば次の手段がとられる。 (d) 一方の成分の目標値i* 1に時間的に一定でな
い変化をする外乱量Ｋを重畳し、 (e) 他方の成分i2によつて決定される運転量の
実際値の時間的変化を検出し、 (f) 外乱量と検出された運転量の時間的変化の相
関関係を表わす相関量を決定し、 (g) 回転子時定数に対する入力パラメータＴを相
関量に応じてこの相関量がほぼ零になるまで変
化させる。 その場合、第１図に示すように、外乱量Ｋは固
定子電流の磁界形成成分の目標値i* 1に重畳され
る。検出すべき運転量としては回転磁界機の回転
子加速度またはそれから導かれる量（トルク、回
転速度）が適している。外乱量は特に周期的、統
計学的、または擬統計学的な時間的変化をとる。 以上の方法を実施するための装置が第２図に示
されている。回転磁界機として非同期機１を考え
ることにする。この非同期機の制御のために入力
端２に固定子電流の磁束形成成分の目標値i* 1が
入力され、この成分によつて非同期機１の磁束を
一定値に保持することができる。他の入力端３に
固定子電流の磁束垂直成分に対する目標値i* 2が
予め与えられ、この目標値i* 2は例えば前置の速
度調節器４によつて形成される。さらに、電流調
整回路５、制御装置７、磁束模擬回路１１、外乱
量発生器１６、測定回路１８、演算回路２１、が
設けられており、以下それぞれについて詳説す
る。 電流調整回路５は非同期機１の電流を次のよう
にして制御する。すなわち例えば三相回転磁界機
の各相電流に対して、制御装置７から供給される
目標値と実際値ライン８を介して供給される固定
子電流の実際値とから調節器６が制御電圧を形成
し、この制御電圧は制御回路９において、交流電
源Ｎと回転磁界機との間に設けられた周波数変換
装置１０に対する点弧パルスに変換される。 磁束摸擬回路１１は例えば「電流モデル」とし
て構成することができ、回転磁界機の運転データ
（この場合は固定子電流の実際値または目標値）
と、入力端１２を介して回転子時定数に対するパ
ラメータＴとが供給されるが、回転磁界機の模擬
磁束のモデル値を出力する。この磁束は絶対値
ΨMと位相角Mとにより例えば対応するベクトル
ΨMとして演算することができ、その場合、本発
明の方法を実施するためには位相角Mと必要と
するだけで、この位相角Mはライン１３に模擬
磁束の方向に向いた単位ベクトル Mとして、固
定座標系の両成分cosMおよびsinMの形で出力
される。この電流モデルの詳細は例えばドイツ連
邦共和国特許出願公開第3026202号明細書の第４
図に例えば示されている。 制御装置７は固定子電流調整回路５に前置さ
れ、入力端２，３に加わる固定子電流の磁束平行
成分および磁束垂直成分に対する目標値i* 1，i* 2
ならびに磁束方向モデル値Mより電流調整回路
５への入力量を形成するのに用いる。そのため例
えばベクトル回転器１４および座標変換器１５が
設けられる。ベクトル回転器１４は磁界オリエン
テーシヨンされて予め与えられた目標固定子電流
の両成分を固定子基準（固定）の座標系にベクト
ル変換する、すなわちライン１３を介して入力さ
れるモデル方向ベクトル Mだけ基準系の回転を
行う。座標変換器１５は固定子基準の両デカルト
座標成分から３つの目標値を形成し、この３つの
目標値は、周波数変換装置１０の３つの出力端に
接続されている固定子巻線の方向に応じてベクト
ル合成によつて固定子電流目標ベクトルを与え
る。 発生器１６は時間的に一定でない変化をする外
乱量Ｋを発生するもので、それは両固定子電流の
うちの一方の目標値に重畳される。外乱量Ｋは、
固定子電流の磁界平行成分の目標値i* 1の入力端
２に接続された加算器１７に重畳される。 測定回路１８は回転磁界機の運転量の時間的変
化を検出し、この運転量は、磁界オリエンテーシ
ヨンされた運転の場合、すなわち回転子時定数の
パラメータＴの正しい選択によつて磁界オリエン
テーシヨンの両固定子電流目標値i* 1，i* 2の磁束
およびトルクへの影響が分離しているならば、外
乱量の重畳されない目標値によつて決定される。
好ましくは、加算器１７において外乱量Ｋが磁界
平行な目標値i* 1に重畳される場合には、測定回
路１８はトルクに依存する量を検出し、特に測定
回路１８は速度検出器１９とこれに後置された微
分回路２０とを含むことができ、したがつて加速
度ないしトルクに比例する量を出力端に出す。 演算回路２１は測定回路１８の出力および外乱
量Ｋを入力とし、その外乱量の時間的変化と測定
回路１８によつて検出された運転量の時間的変化
との間の相関関係に属する相関量を決定する。 この相関量を磁束模擬回路１１の入力端１２に
入力することにより、磁束模擬回路１１内でパラ
メータＴは、演算回路２１によつて相関関係が実
際上もはや確定することができなくなるまで相関
量に応じて調整される。 第１図を参照してすでに説明したように、磁界
オリエンテーシヨンが正確な場合（Ψ M＝Ψ）、目
標値i* 1への外乱量Ｋの重畳はトルク形成成分i2
には作用しない。しかし、磁界オリエンテーシヨ
ンが誤つている場合（回転子時定数パラメータＴ
の誤設定、Ψ M≠Ψ）、制御回路のむだ時間によつ
て決定される一定の時限後、電流のトルク形成成
分i2にΔi2なる変動が生じ、それは回転速度な
いし加速度における対応する変動に認められる。
いま制御回路および測定回路の動慣性からして上
記変動を検出できない程十分小さい平均周波数で
外乱量Ｋが変動する場合には、一定時間後、外乱
量Ｋの変動は回転速度ないしトルクの変動として
現われる。 この遅れ時間を考慮するために演算回路２１の
外乱量入力側に遅延回路２２が前置されている。
遅延回路２２の遅延時間は非臨界的である。ただ
それは制御系によつて生ずる位相ずれよりも長く
なければならないが、しかし時間ｔに対して行わ
れる外乱量Ｋ（ｔ）の１回の変動が測定回路１８
の出力端で遅れ時間Δtの後に静止状態に減衰す
る程長くしてはならない。この場合、外乱量Ｋ
（ｔ）もしくは演算回路２１に入力された遅延さ
れた外乱量Ｋ（ｔ−Δt）の変動は目標値i* 1，i* 2
によつて与えられるトルク変化に重畳されるトル
クの対応する変動分として認められる。外乱量Ｋ
（ｔ）に対して電流目標値の時間的変化とは明ら
かに十分異なる時間的変化、例えば十分に高い周
波数を有する時間的変化を選ぶと、それよつて生
ずる高周波の重畳は磁束およびトルクの不足した
分離すなわち伝播時間時定数の誤設定に対応させ
ることができる。 外乱量としてはしたがつて正弦波信号または周
期的に跳躍的に変化する信号が適しているが、統
計的信号、特に統計学的もしくは擬統計学的な状
態変化を伴う２進変化を用いるのが有利である。
そうすれば検出される回転加速度には対応する統
計学的変化が現れ、目標値入力端における統計学
的測定値変動との相関関係を高信頼性をもつて確
定することができる。 パラメータＴが過大に選定された場合に磁界平
行成分の目標値の正の変化が加速度に正の変化を
ひき起こすか負の変化をひき起こすかは、回転方
向のほかに、電動機運転か発電機運転かにも関係
する。そのため測定回路１８の出力信号は制限回
路２２′で正の振れおよび負の振れに制限され、
第１の掛算器２３によつてトルク形成成分電流
i2の符号と掛算される。また相関量を形成する
ために加速度と外乱量とが掛算器２４で掛算され
るが、その場合、外乱量は対応する遅延時間Δt
に先立つて与えられる外乱量信号Ｋの状態「０」
または「１」に応じた２値電圧である。回転子時
定数を過小に選定した場合には、例えばＫ＝１へ
の移行は正の加速度n〓＝dn／dtをひき起こし、その 結果掛算器２４の出力は正の値n〓（ｔ）・Ｋ（ｔ−
Δt）を準備する。目標値i* 1，i* 2の変化によつて
生じ、かつ外乱量とは相関関係を持たない加速度
変化は互いに反対方向に作用して平均化し、その
結果時間平均値（）・（−）はパラメー
タＴの誤設定分Δtに比例し、設定されたパラメ
ータ値を修正するために相関量として用いること
ができる。そのため積分器２５が用いられ、この
積分器２５は平均値（）・（−）＝Δtの
形成を行うと共に積分調節器としても作用し、
Δtに比例して行うべき磁束演算装置の設定入力
端における設定パラメータの追従を行う。この積
分器出力信号は実際の回転子時定数の周りになお
僅か揺れる値をとる。 実用上の統計学的外乱量信号を発生するための
有利な発生器が第３図に示されている。このいわ
ゆるPRBS発生器（擬ランダム２値シーケンス発
生器）はＮ個のメモリスペースを有するシフトレ
ジスタを備えている。外部クロツク発生器のクロ
ツク（パルス間隔TO）において、各メモリｎ＝
１、２、３、…Ｎの内容は次のメモリに与えら
れ、同時に最終メモリのメモリ内容は排他的論理
和ゲート３０を介して第１のメモリにフイードバ
ツクされる。個々のメモリの内容が初めに任意に
“0'または“１”にセツトされていると、全部で
Ｎ回のシフトパルスの後に第１のメモリのメモリ
内容はフイードバツクライン３２ないしシフトレ
ジスタの出力端３３に現れる。しかし、ゲート３
０には最終メモリの内容と同時に他のメモリの内
容、例えばメモリn1＝３の内容も導かれ、第１の
メモリスペースのメモリ内容は、第３および最終
のメモリの内容が等しいときのみ、“１”にセツ
トされるので、第１メモリの内容はシフト動作の
度ごとにメモリスペースn1＝３およびｎ＝Ｎが偶
然一致するか一致しないかに応じて任意に変化す
る。シフトレジスタにおける入力値の通過に必要
なＮ個のクロツクパルスの間、排他的論理和ゲー
ト３０は、実際上任意に変わる値を入力するの
で、Ｎ個のクロツクパルスの後はそれぞれメモリ
スペースの当初の内容とは異なる内容が存在し、
読取られる。Ｎ＝７でn1＝３の図示のシフトレジ
スタは127個のクロツクパルスの後にはじめて
個々のメモリスペースのもともと入力された内容
を再び示す。シフトレジスタのメモリスペースの
数を増やすことによつてこの周期は大きな費用増
を伴うことなく十分延ばすことができる。したが
つて出力端３３から取出される２進信号は実用上
統計学的信号と見なすことができる。 遅延回路２２は、このPRBS発生器の場合、遅
延された外乱量信号がメモリＮから、遅延されな
い信号がメモリスペースn2＝Ｎ−ｍ（ライン３４）
から取出されることによつて実現できる。この出
力ライン３４から読み出される信号はｍ個のシフ
トパルスの後にはじめて出力端３３にも現れる。
すなわち出力端３３は出力ライン３４に生ずる外
乱量信号に対して伝播時間Δt＝ｍ・TOだけ遅延
された外乱量信号を出力する。 測定回路１８にデイジタル信号を出力する型の
ものを用いれば、遅延回路２２を含む発生器１６
ならびに演算回路２１は単一のデイジタル回路装
置として構成することができる。磁束の模擬およ
び制御のためにデイジタル計算機（マイクロコン
ピユータ）を用いることは公知である。これらの
場合、マイクロコンピユータは、外乱量発生器１
６および演算回路２１のそれぞれの単純な機能を
も持つようにプログラミングされることができ
る。そして、本発明の方法を実施するためにデイ
ジタル制御される回転磁界機に対して付加的な回
路手段は何も要らない。 本発明の方法は負荷を負つた回転磁界機の磁界
オリエンテーシヨン制御運転を損うことはない。
むしろ、低周波に対しても（実際上静止状態のと
ころまで）、磁界オリエンテーシヨン運転に必要
な回転子時定数の値を良好な精度で供給すること
ができる。
パラメータおよび運転データから模擬されたモデ
ル磁束の磁束方向を決定し、固定子電流の磁界形
成（磁束平行）成分およびトルク形成（磁束垂
直）成分に対する各目標値を予め与え、固定子電
流を前記両目標値から前記モデル磁束の磁束方向
に応じて合成された固定子電流に制御する回転磁
界機の回転子時定数決定方法、ならびにこの方法
を実施するための装置に関するものである。 回転磁界機を制御するのには、回転電機を貫通
する磁束のその都度の方向に応じて固定子電流
を、この固定子電流の磁束平行成分によつて磁界
の強さが所望の値に（特に一定値に）調整され、
かつ固定子電流の磁束垂直成分によつてトルクも
しくは回転速度が調整されるように制御するのが
有利である。このような回転磁界機の磁界オリエ
ンテーシヨン運転（ベクトル制御）のためには固
定子電流調整回路と、この固定子電流調整回路に
前置された制御装置とが必要であり、制御装置は
磁束の方向についての情報を得る必要がある。こ
の情報は磁束模擬回路から得ることができる。磁
束模擬回路は回転磁界機の電気的モデルとして運
転データ、特に回転磁界機の固定子電流（「電流
モデル」）および回転子時定数用の入力パラメー
タ、から模擬モデル磁束の磁束方向を決定する。
いま固定子電流の磁界形成（磁束平行）成分およ
びトルク形成（磁束垂直）成分の各目標値が予め
与えられる（磁界オリエンテーシヨン目標値）
と、制御装置により固定子電流は両目標値からモ
デル磁束の磁束方向に応じて合成された固定子オ
リエンテーシヨンの固定子電流ベクトルになるよ
うに制御される。 しかし回転子抵抗および回転子インダクタンス
によつて決定される回転子時定数は回転磁界機の
運転中、加熱および磁気飽和の影響によつて変化
するので、磁束模擬回路において回転子時定数を
固定的に設定すると実際の磁束値からずれを生
じ、それが回転電機の誤制御に導くおそれがあ
る。 本発明の目的は、回転磁界機の磁界オリエンテ
ーシヨン運転において、回転子時定数の決定によ
り磁束演算回路に入力すべきパラメータ値をでき
るだけ正確に設定し得るようにすることにある。 この目的は本発明により、冒頭に述べた方法に
おいて、一方の成分の目標値に時間的に一定でな
い変化をする外乱量を重畳し、他方の成分によつ
て決定される運転量（回転速度）の実施値の時間
的変化を検出し、外乱量と検出された運転量の時
間的変化の相関関係を表わす相関量を決定し、回
転子時定数に対する入力パラメータを前記相関量
に応じてこの相関量がほぼ零になるまで変化させ
ることによつて達成される。 本発明の出発点は、回転子時定数のためのパラ
メータを誤設定すれば固定子電流の磁界形成成分
とトルク形成成分とは分離されない、すなわち磁
界形成（磁束平行）成分の目標値の変化はトルク
形成（磁束垂直）成分によつて直接影響される回
転磁界機の運転量の変化として現われ、逆にトル
ク形成成分の目標値の変化は磁界形成成分によつ
て直接決定される運転量（例えば回転機の起電
力）の変化をひき起こすということにある。その
ため一方の成分の目標値に時間的に一定でない変
化をする外乱量が重畳され、かつ他方の成分によ
つて決定される運転量の実際値の時間的変化が検
出されると、入力外乱量と検出実際値の時間的変
化との間の相関関係から、回転子時定数の誤設定
の際に生ずる結合が決定され、その相関関係が実
質的に無くなるまで制御に用いられる回転子時定
数パラメータが変化させられる。回転電機に負荷
がかかると、周期的、統計学的、または擬統計学
的な外乱信号が特に磁束平行な電流成分の目標値
のもとでトルクに直接作用することはなく、その
ため回転磁界機の運転は目立つほどには外乱状態
となることはない。トルク形成成分に依存する実
際値としては特に回転磁界機の回転子加速度また
はそれから直接導かれる他の量（例えば回転速
度）が適している。 本発明の方法を実施するための装置の構成は特
許請求の範囲に第２の発明として記載した通りで
ある。 以下、実施例を参照して本発明をさらに詳述す
る。 第１図には、相電流のベクトル合成によつて形
成された、固定子電流に属する電流ベクトルｉ
と、磁界軸の方向に向いた磁束ベクトルΨとが示
されている。電流ベクトルｉの磁束ベクトルΨへ
の射影が磁束平行な成分i1であり、この成分i1
に磁束絶対値Ψが比例する。回転電機のトルクは
磁束ご一定に保つ場合、固定子電流ベクトルｉの
磁束に垂直な成分i2に比例する。固定子電流ｉ
がモデル磁束ベクトルΨ Mに関して磁界平行な電
流成分と磁界垂直な電流成分を表わす対応する目
標値i* 1およびi* 2を与えることによつて調整さ
れ、しかもこのモデル磁束ベクトルが任意に設定
される回転子時定数パラメータを用いて演算され
る場合には、例えば過大に選定されたパラメータ
に対しては第１図に示すようなベクトル図が与え
られる。 いま目標値i* 2が変化されることなく例えば目
標値i* 1に外乱量Ｋが重畳されると、電機電流は
ｉ＋Δｉに高められる。またモデル磁束ベクトル
ΨMが磁束ベクトルΨからずれると、実際の磁界
垂直な成分i2は目標値i* 2が一定に保たれるに拘
らず絶対値Δi2だけ変化することになる。この
変化はトルクないしは回転速度の変化として現わ
れるので、これらの値を介して検出することがで
きる。パラメータを実際の回転子時定数に近似す
ることによりトルク電流成分変化量Δi2は小さ
くなり、パラメータの満足な設定が行われたとき
最終的に消滅する。 回転子時定数を決定するためにはそれ故回転磁
界機の公知の磁界オリエンテーシヨン運転から出
発し、この公知の運転においては、 (a) 回転磁界機の回転子時定数に対する入力パラ
メータおよび運転データ（すなわち「電流モデ
ル」を用いる場合には固定子電流ベクトルｉに
よつて表わされる固定子電流）からモデル磁束
ベクトルもしくは模擬されたモデル磁束の少く
とも磁束方向を決定し、 (b) 固定子電流ｉの磁界形成（磁束平行）成分お
よびトルク形成（磁束垂直）成分に対する各目
標値i* 1，i* 2を予め与え、 (c) 固定子電流を両目標値からモデル磁束Ψ Mの
磁束方向に応じて合成された固定子電流ベクト
ルｉに制御する。 しかして本発明によれば次の手段がとられる。 (d) 一方の成分の目標値i* 1に時間的に一定でな
い変化をする外乱量Ｋを重畳し、 (e) 他方の成分i2によつて決定される運転量の
実際値の時間的変化を検出し、 (f) 外乱量と検出された運転量の時間的変化の相
関関係を表わす相関量を決定し、 (g) 回転子時定数に対する入力パラメータＴを相
関量に応じてこの相関量がほぼ零になるまで変
化させる。 その場合、第１図に示すように、外乱量Ｋは固
定子電流の磁界形成成分の目標値i* 1に重畳され
る。検出すべき運転量としては回転磁界機の回転
子加速度またはそれから導かれる量（トルク、回
転速度）が適している。外乱量は特に周期的、統
計学的、または擬統計学的な時間的変化をとる。 以上の方法を実施するための装置が第２図に示
されている。回転磁界機として非同期機１を考え
ることにする。この非同期機の制御のために入力
端２に固定子電流の磁束形成成分の目標値i* 1が
入力され、この成分によつて非同期機１の磁束を
一定値に保持することができる。他の入力端３に
固定子電流の磁束垂直成分に対する目標値i* 2が
予め与えられ、この目標値i* 2は例えば前置の速
度調節器４によつて形成される。さらに、電流調
整回路５、制御装置７、磁束模擬回路１１、外乱
量発生器１６、測定回路１８、演算回路２１、が
設けられており、以下それぞれについて詳説す
る。 電流調整回路５は非同期機１の電流を次のよう
にして制御する。すなわち例えば三相回転磁界機
の各相電流に対して、制御装置７から供給される
目標値と実際値ライン８を介して供給される固定
子電流の実際値とから調節器６が制御電圧を形成
し、この制御電圧は制御回路９において、交流電
源Ｎと回転磁界機との間に設けられた周波数変換
装置１０に対する点弧パルスに変換される。 磁束摸擬回路１１は例えば「電流モデル」とし
て構成することができ、回転磁界機の運転データ
（この場合は固定子電流の実際値または目標値）
と、入力端１２を介して回転子時定数に対するパ
ラメータＴとが供給されるが、回転磁界機の模擬
磁束のモデル値を出力する。この磁束は絶対値
ΨMと位相角Mとにより例えば対応するベクトル
ΨMとして演算することができ、その場合、本発
明の方法を実施するためには位相角Mと必要と
するだけで、この位相角Mはライン１３に模擬
磁束の方向に向いた単位ベクトル Mとして、固
定座標系の両成分cosMおよびsinMの形で出力
される。この電流モデルの詳細は例えばドイツ連
邦共和国特許出願公開第3026202号明細書の第４
図に例えば示されている。 制御装置７は固定子電流調整回路５に前置さ
れ、入力端２，３に加わる固定子電流の磁束平行
成分および磁束垂直成分に対する目標値i* 1，i* 2
ならびに磁束方向モデル値Mより電流調整回路
５への入力量を形成するのに用いる。そのため例
えばベクトル回転器１４および座標変換器１５が
設けられる。ベクトル回転器１４は磁界オリエン
テーシヨンされて予め与えられた目標固定子電流
の両成分を固定子基準（固定）の座標系にベクト
ル変換する、すなわちライン１３を介して入力さ
れるモデル方向ベクトル Mだけ基準系の回転を
行う。座標変換器１５は固定子基準の両デカルト
座標成分から３つの目標値を形成し、この３つの
目標値は、周波数変換装置１０の３つの出力端に
接続されている固定子巻線の方向に応じてベクト
ル合成によつて固定子電流目標ベクトルを与え
る。 発生器１６は時間的に一定でない変化をする外
乱量Ｋを発生するもので、それは両固定子電流の
うちの一方の目標値に重畳される。外乱量Ｋは、
固定子電流の磁界平行成分の目標値i* 1の入力端
２に接続された加算器１７に重畳される。 測定回路１８は回転磁界機の運転量の時間的変
化を検出し、この運転量は、磁界オリエンテーシ
ヨンされた運転の場合、すなわち回転子時定数の
パラメータＴの正しい選択によつて磁界オリエン
テーシヨンの両固定子電流目標値i* 1，i* 2の磁束
およびトルクへの影響が分離しているならば、外
乱量の重畳されない目標値によつて決定される。
好ましくは、加算器１７において外乱量Ｋが磁界
平行な目標値i* 1に重畳される場合には、測定回
路１８はトルクに依存する量を検出し、特に測定
回路１８は速度検出器１９とこれに後置された微
分回路２０とを含むことができ、したがつて加速
度ないしトルクに比例する量を出力端に出す。 演算回路２１は測定回路１８の出力および外乱
量Ｋを入力とし、その外乱量の時間的変化と測定
回路１８によつて検出された運転量の時間的変化
との間の相関関係に属する相関量を決定する。 この相関量を磁束模擬回路１１の入力端１２に
入力することにより、磁束模擬回路１１内でパラ
メータＴは、演算回路２１によつて相関関係が実
際上もはや確定することができなくなるまで相関
量に応じて調整される。 第１図を参照してすでに説明したように、磁界
オリエンテーシヨンが正確な場合（Ψ M＝Ψ）、目
標値i* 1への外乱量Ｋの重畳はトルク形成成分i2
には作用しない。しかし、磁界オリエンテーシヨ
ンが誤つている場合（回転子時定数パラメータＴ
の誤設定、Ψ M≠Ψ）、制御回路のむだ時間によつ
て決定される一定の時限後、電流のトルク形成成
分i2にΔi2なる変動が生じ、それは回転速度な
いし加速度における対応する変動に認められる。
いま制御回路および測定回路の動慣性からして上
記変動を検出できない程十分小さい平均周波数で
外乱量Ｋが変動する場合には、一定時間後、外乱
量Ｋの変動は回転速度ないしトルクの変動として
現われる。 この遅れ時間を考慮するために演算回路２１の
外乱量入力側に遅延回路２２が前置されている。
遅延回路２２の遅延時間は非臨界的である。ただ
それは制御系によつて生ずる位相ずれよりも長く
なければならないが、しかし時間ｔに対して行わ
れる外乱量Ｋ（ｔ）の１回の変動が測定回路１８
の出力端で遅れ時間Δtの後に静止状態に減衰す
る程長くしてはならない。この場合、外乱量Ｋ
（ｔ）もしくは演算回路２１に入力された遅延さ
れた外乱量Ｋ（ｔ−Δt）の変動は目標値i* 1，i* 2
によつて与えられるトルク変化に重畳されるトル
クの対応する変動分として認められる。外乱量Ｋ
（ｔ）に対して電流目標値の時間的変化とは明ら
かに十分異なる時間的変化、例えば十分に高い周
波数を有する時間的変化を選ぶと、それよつて生
ずる高周波の重畳は磁束およびトルクの不足した
分離すなわち伝播時間時定数の誤設定に対応させ
ることができる。 外乱量としてはしたがつて正弦波信号または周
期的に跳躍的に変化する信号が適しているが、統
計的信号、特に統計学的もしくは擬統計学的な状
態変化を伴う２進変化を用いるのが有利である。
そうすれば検出される回転加速度には対応する統
計学的変化が現れ、目標値入力端における統計学
的測定値変動との相関関係を高信頼性をもつて確
定することができる。 パラメータＴが過大に選定された場合に磁界平
行成分の目標値の正の変化が加速度に正の変化を
ひき起こすか負の変化をひき起こすかは、回転方
向のほかに、電動機運転か発電機運転かにも関係
する。そのため測定回路１８の出力信号は制限回
路２２′で正の振れおよび負の振れに制限され、
第１の掛算器２３によつてトルク形成成分電流
i2の符号と掛算される。また相関量を形成する
ために加速度と外乱量とが掛算器２４で掛算され
るが、その場合、外乱量は対応する遅延時間Δt
に先立つて与えられる外乱量信号Ｋの状態「０」
または「１」に応じた２値電圧である。回転子時
定数を過小に選定した場合には、例えばＫ＝１へ
の移行は正の加速度n〓＝dn／dtをひき起こし、その 結果掛算器２４の出力は正の値n〓（ｔ）・Ｋ（ｔ−
Δt）を準備する。目標値i* 1，i* 2の変化によつて
生じ、かつ外乱量とは相関関係を持たない加速度
変化は互いに反対方向に作用して平均化し、その
結果時間平均値（）・（−）はパラメー
タＴの誤設定分Δtに比例し、設定されたパラメ
ータ値を修正するために相関量として用いること
ができる。そのため積分器２５が用いられ、この
積分器２５は平均値（）・（−）＝Δtの
形成を行うと共に積分調節器としても作用し、
Δtに比例して行うべき磁束演算装置の設定入力
端における設定パラメータの追従を行う。この積
分器出力信号は実際の回転子時定数の周りになお
僅か揺れる値をとる。 実用上の統計学的外乱量信号を発生するための
有利な発生器が第３図に示されている。このいわ
ゆるPRBS発生器（擬ランダム２値シーケンス発
生器）はＮ個のメモリスペースを有するシフトレ
ジスタを備えている。外部クロツク発生器のクロ
ツク（パルス間隔TO）において、各メモリｎ＝
１、２、３、…Ｎの内容は次のメモリに与えら
れ、同時に最終メモリのメモリ内容は排他的論理
和ゲート３０を介して第１のメモリにフイードバ
ツクされる。個々のメモリの内容が初めに任意に
“0'または“１”にセツトされていると、全部で
Ｎ回のシフトパルスの後に第１のメモリのメモリ
内容はフイードバツクライン３２ないしシフトレ
ジスタの出力端３３に現れる。しかし、ゲート３
０には最終メモリの内容と同時に他のメモリの内
容、例えばメモリn1＝３の内容も導かれ、第１の
メモリスペースのメモリ内容は、第３および最終
のメモリの内容が等しいときのみ、“１”にセツ
トされるので、第１メモリの内容はシフト動作の
度ごとにメモリスペースn1＝３およびｎ＝Ｎが偶
然一致するか一致しないかに応じて任意に変化す
る。シフトレジスタにおける入力値の通過に必要
なＮ個のクロツクパルスの間、排他的論理和ゲー
ト３０は、実際上任意に変わる値を入力するの
で、Ｎ個のクロツクパルスの後はそれぞれメモリ
スペースの当初の内容とは異なる内容が存在し、
読取られる。Ｎ＝７でn1＝３の図示のシフトレジ
スタは127個のクロツクパルスの後にはじめて
個々のメモリスペースのもともと入力された内容
を再び示す。シフトレジスタのメモリスペースの
数を増やすことによつてこの周期は大きな費用増
を伴うことなく十分延ばすことができる。したが
つて出力端３３から取出される２進信号は実用上
統計学的信号と見なすことができる。 遅延回路２２は、このPRBS発生器の場合、遅
延された外乱量信号がメモリＮから、遅延されな
い信号がメモリスペースn2＝Ｎ−ｍ（ライン３４）
から取出されることによつて実現できる。この出
力ライン３４から読み出される信号はｍ個のシフ
トパルスの後にはじめて出力端３３にも現れる。
すなわち出力端３３は出力ライン３４に生ずる外
乱量信号に対して伝播時間Δt＝ｍ・TOだけ遅延
された外乱量信号を出力する。 測定回路１８にデイジタル信号を出力する型の
ものを用いれば、遅延回路２２を含む発生器１６
ならびに演算回路２１は単一のデイジタル回路装
置として構成することができる。磁束の模擬およ
び制御のためにデイジタル計算機（マイクロコン
ピユータ）を用いることは公知である。これらの
場合、マイクロコンピユータは、外乱量発生器１
６および演算回路２１のそれぞれの単純な機能を
も持つようにプログラミングされることができ
る。そして、本発明の方法を実施するためにデイ
ジタル制御される回転磁界機に対して付加的な回
路手段は何も要らない。 本発明の方法は負荷を負つた回転磁界機の磁界
オリエンテーシヨン制御運転を損うことはない。
むしろ、低周波に対しても（実際上静止状態のと
ころまで）、磁界オリエンテーシヨン運転に必要
な回転子時定数の値を良好な精度で供給すること
ができる。
第１図は本発明の作用を説明するためのベクト
ル図、第２図は本発明の実施例のブロツク図、第
３図は外乱量発生器の一例の構成図である。 Ψ M……モデル磁束、M……モデル磁束の位相
角、ｉ……固定子電流、i1……固定子電流の磁
界形成成分、i* 1……固定子電流の磁界形成成分
の目標値、i2……固定子電流のトルク形成成分、
i* 2……固定子電流のトルク形成成分の目標値、
Ｋ……外乱量、ｎ……回転速度、１……非同期
機、４……速度調節器、５……電流調整回路、７
……制御装置、１１……磁束模擬回路、１６……
外乱量発生器、１８……測定回路、２１……演算
回路。
ル図、第２図は本発明の実施例のブロツク図、第
３図は外乱量発生器の一例の構成図である。 Ψ M……モデル磁束、M……モデル磁束の位相
角、ｉ……固定子電流、i1……固定子電流の磁
界形成成分、i* 1……固定子電流の磁界形成成分
の目標値、i2……固定子電流のトルク形成成分、
i* 2……固定子電流のトルク形成成分の目標値、
Ｋ……外乱量、ｎ……回転速度、１……非同期
機、４……速度調節器、５……電流調整回路、７
……制御装置、１１……磁束模擬回路、１６……
外乱量発生器、１８……測定回路、２１……演算
回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 回転磁界機の回転子時定数に対する入力
パラメータ（Ｔ）および運転データから模擬さ
れたモデル磁束Ψ Mの磁束方向角Mを決定し、 (b) 固定子電流の磁界形成（磁束平行）成分およ
びトルク形成（磁束垂直）成分に対する各目標
値i* 1，i* 2を予め与え、 (c) 固定子電流ｉを前記両目標値から前記モデル
磁束の磁束方向に応じて合成された固定子電流
に制御する 回転磁界機の回転子時定数を決定する方法にお
いて、 (d) 前記両成分のうちの一方の成分の目標値i* 1
に時間的に一定でない変化をする外乱量Ｋを重
畳し、 (e) 前記両成分のうちの他方の成分i2によつて
決定される運転量（回転速度ｎ）の実際値の時
間的変化（n〓＝dn／dt）を検出し、 (f) 前記外乱量と検出された運転量の時間的変化
の相関関係を表わす相関量（∫K（ｔ−Δt）・n〓
（ｔ）・dt＝ΔTの平均値）を決定し、 (g) 前記回転子時定数に対する入力パラメータ
（Ｔ）を前記相関量（ΔT）に応じてこの相関
量がほぼ零になるまで変化させることを特徴と
する回転磁界機の回転子時定数決定方法。 ２ 外乱量を固定子電流の磁界形成成分に対する
目標値i* 1に重畳し、運転量として回転磁界機の
加速度（n〓＝dn／dt）またはそれから導出される量 （回転速度）を決定することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の方法。 ３ 周期的、統計学的、または擬統計学的な時間
的変化をもつた外乱量を重畳することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
法。 ４ (a) 回転磁界機１の固定子電流を調整する電
流調整回路５と、 (b) 回転磁界機１の運転データ（固定子電流ｉ）
と回転子時定数に対するパラメータとが供給さ
れ、回転磁界機の模擬された磁束の方向に対す
るモデル値（角度M）を出力する磁束模擬回
路１１と、 (c) 前記電流調整回路５に前置され、固定子電流
の磁束平行成分の目標値i* 1と磁束垂直成分の
目標値i* 2と前記磁束方向モデル値とから前記
電流調整回路用の入力量を供給する制御装置７
と、 (d) 時間的に一定でない変化をし、かつ前記両固
定子電流成分のうちの一方の目標値に重畳され
る外乱量を発生する発生器１６と、 (e) 回転磁界機の外乱量が重畳されない方の固定
子電流成分i2によつて決定される運転量（加
速度dn／dt）の時間的変化を検出する測定回路１ ８と、 (f) この測定回路１８の出力と外乱量（Ｋ（ｔ−
Δt））とが入力され、外乱量および測定回路１
８によつて検出された運転量の時間的変化に対
する相関量（ΔT＝n〓t）・Ｋ（ｔ−Δt））を決定
する演算回路２１と、 (g) 前記相関量を回転子時定数パラメータに重畳
する重畳回路（積分器２５）と を具備したことを特徴とする回転磁界機の回転子
時定数決定装置。 ５ 外乱量は磁界平行固定子電流成分の目標値
i* 1を伝送するライン２に設けられた加算器１７
に重畳され、測定回路１８は回転子加速度を検出
する検出器、特に回転速度検出器とこれに後置さ
れた微分回路２０とを含んでいることを特徴とす
る特許請求の範囲第４項記載の装置。 ６ 演算回路２１の外乱量入力側に遅延回路２２
が前置されていることを特徴とする特許請求の範
囲第４項または第５項記載の装置。 ７ 外乱量発生器は２進信号列、特に２進信号の
周期的、統計学的、または擬統計学的な列を発生
することを特徴とする特許請求の範囲第４項ない
し第６項のいずれかに記載の装置。 ８ 演算回路２１は外乱量と測定回路の出力信号
とを掛算する掛算器２４と、この掛算器２４の出
力側に設けられた積分器とを含み、この積分器の
出力が前記磁束模擬回路１１のパラメータ入力端
に重畳されることを特徴とする特許請求の範囲第
４項ないし第６項のいずれかに記載の装置。 ９ 外乱量発生器、遅延回路および演算回路、な
らびに好ましくは磁束模擬回路１１および制御装
置７もマイクロコンピユータであることを特徴と
する特許請求の範囲第４項ないし第８項のいずれ
かに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19813130692 DE3130692A1 (de) | 1981-08-03 | 1981-08-03 | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der laeuferzeitkonstante einer feldorientierten drehfeldmaschine |
| DE3130692.6 | 1981-08-03 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5826582A JPS5826582A (ja) | 1983-02-17 |
| JPH0227918B2 true JPH0227918B2 (ja) | 1990-06-20 |
Family
ID=6138481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57135064A Granted JPS5826582A (ja) | 1981-08-03 | 1982-08-02 | 回転磁界機の回転子時定数決定方法および装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0071847B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5826582A (ja) |
| AT (1) | ATE16135T1 (ja) |
| DE (2) | DE3130692A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3430386A1 (de) * | 1984-08-17 | 1986-02-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des laeuferwiderstandes einer drehfeldmaschine sowie deren anwendung |
| EP0274716A1 (de) * | 1987-01-09 | 1988-07-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Flussvektors einer Drehfeldmaschine |
| JPH07118956B2 (ja) * | 1987-02-17 | 1995-12-18 | 株式会社明電舎 | ベクトル制御装置 |
| FI884512A7 (fi) * | 1987-11-25 | 1989-05-26 | Siemens Ag | Foerfarande foer efterbildning av en belastningsvinkels nuvaerde hos en vridfaeltsmotor samt ett kopplingsschema foer foerverkligande av detta foerfarande. |
| FI87281C (fi) * | 1989-12-21 | 1992-12-10 | Abb Stroemberg Drives Oy | Foerfarande foer definiering av statorfloedets estimat i en elektrisk maskin |
| DE4343627A1 (de) * | 1993-12-21 | 1995-06-22 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Regelung von Flußbetrag und Drehmoment einer Induktionsmaschine |
| DE19532149A1 (de) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur einer Flußrichtung eines Modellflusses einer geberlosen, feldorientiert betriebenen Drehfeldmaschine bis zur Frequenz Null |
| DE19539711C2 (de) * | 1995-10-25 | 2002-08-29 | Tech Gmbh Antriebstechnik Und | Nachführung der Rotor-Zeitkonstanten bei Feldorientierung |
| US5896954A (en) * | 1997-12-22 | 1999-04-27 | Otis Elevator Company | Automatic fine tuning of rotor time constant in field-oriented elevator motor drive |
| US5909018A (en) * | 1997-12-22 | 1999-06-01 | Otis Elevator Company | Automatic fine-tuning of rotor time constant and magnetizing current in field-oriented elevator motor drive |
| JP4895896B2 (ja) * | 2007-04-05 | 2012-03-14 | 株式会社パイロットコーポレーション | ノック式筆記具 |
| RU2402866C2 (ru) * | 2008-09-03 | 2010-10-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт электровозостроения" (ОАО "ВЭлНИИ") | Способ управления частотно-регулируемым асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором |
| CN102608529B (zh) * | 2012-02-21 | 2015-08-05 | 杭州日鼎控制技术有限公司 | 用于测量异步电机转子时间常数的装置及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3026202A1 (de) * | 1980-07-10 | 1982-02-04 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Drehfeldmaschinenantrieb mit einer umrichtergespeisten drehfeldmaschine und einer mit zwei wechselspannungsintegratoren und einer rechenmodellschaltung verbundenen umrichtersteuerung |
-
1981
- 1981-08-03 DE DE19813130692 patent/DE3130692A1/de not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-07-23 AT AT82106686T patent/ATE16135T1/de not_active IP Right Cessation
- 1982-07-23 EP EP82106686A patent/EP0071847B1/de not_active Expired
- 1982-07-23 DE DE8282106686T patent/DE3266942D1/de not_active Expired
- 1982-08-02 JP JP57135064A patent/JPS5826582A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SIEMENS FORSCH ENTWICKL * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ATE16135T1 (de) | 1985-11-15 |
| DE3266942D1 (en) | 1985-11-21 |
| EP0071847A2 (de) | 1983-02-16 |
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