JPH0255592A - 誘導電動機のベクトル制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すべり周波数形ベクトル制御装置を用いて
、入力電圧が変動しても安定な制御が行える誘導電動機
のベクトル制御方法に関する。

〔従来の技術］ 誘導電動機のすべり周波数形ハク１−ル制御は次のよう
にして行われる。

すなわち、誘導電動機の２次磁束座標」二における当該
電動機の１次電流を、相互に直交するトルク電流成分と
励磁電流成分とに分解し、トルク電流成分についてはそ
の検出値が指令値に一致するように、また励磁電流成分
についてもその検出値が指令値に一致するように、各電
流成分を独立に制御するのであるが、その際に必要とな
る２次磁束座標と静止座標との相互変換は、２次磁束ベ
クトルを検出することなしに行う。

そこでこの誘導電動機の定数と、上記のトルク電流また
は励磁電流とを用いてすべり周波数を演算し、この演算
結果に当該電動機の回転速度を加算して２次磁束の回転
速度を求める。この２次磁束回転速度を積分することで
２次磁束の推定位置が得られるので、これを座標変換に
用いる。

誘導電動機の２次抵抗値をＲ２２次磁束指令値をψ２ト
ルク電流をＴｉ　　とすると、上述したすべり周波数ω
Ｓは次の（１）式で演算される。

ψ２ 前述のようにして求めた２次磁束推定位置を用いること
で、誘導電動機に流れている３相電流実際値を座標変換
してトルク電流検出値と励磁電流検出値とを求めること
ができる。

一方、電動機の速度検出値を磁束演算器を介して２次磁
束指令値とし、この２次磁束指令値を１／Ｍ倍すること
で励磁電流指令値が得られる。

また電動機の速度指令値と速度検出値との偏差を速度調
節器に入力することでトルク指令値を求め、このトルク
指令値を前述の２次磁束指令値で割算することでトルク
電流指令値が得られる。

そこで、トルク電流検出値をトルク電流指令値に一致さ
せるフィードバンク制御と、励磁電流検出値を励磁電流
指令値に一致さゼるフィードハック制御を行い、その結
果を３相電圧信号に座標変換し、パルス幅変調（以下で
はＰＷＭと略記する）して、ＰＷＭインバータを介し誘
導電動機を制御するのがずべり周波数形ベクトル制御方
法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前述のすべり周波数ωＳを算出する（１）式
に使用するトルク電流Ｔｉ　　としては、トルク電流指
令値を用いる方法とトルク電流検出値を用いる方法とが
あるが、前者、すなわちトルク電流指令値を用いた演算
が一般に採用されている。これは電動機始動時などの過
渡状態で、トルク電流指令値にまだトルク電流検出値が
追従できないでいる場合には、実際よりも大きなすべり
周波数を出すことから、この電動機が出力することがで
きる最大のトルクを出させるごとになるので、加速時間
を短縮できること、またすべり周波数にノイズ・リップ
ルの影響が出ないこと、などの利点があるからである。

しかしながら、このすべり周波数形ベクトル制御装置の
入力電圧が低下した場合には、定常的にトルク電流指令
値どおりの電流が流れなくなるため、この誘導電動機の
２次磁束座標と、制御の２次磁束座標とが一致しなくな
り、その結果、制御系が不安定状態になって当該電動機
を駆動するのに支障を生しる大きな欠点を有しでいる。

そこでこの発明の目的は、すべり周波敵影ベクトル制御
装置により誘導電動機を駆動する場合に、この制御装置
の入力電圧が低下した場合でも、当該電動機を安定に駆
動できるようにすることにある。

［課題を解決するだめの手段］ 上記の目的を達成するために、この発明のベクトル制御
方法は、誘導電動機の２次磁束座標上での誘導電動機１
次電流の相互に直交するトルク電流成分と励磁電流成分
とを、それぞれ別個にその検出値を指令値に一致さゼる
制御を行い、かつ当該電動機の定数と前記トルク電流ま
たは励磁電流から演算されるすべり周波数に電動機回転
速度を加算・積分して電動機２次磁束位置を推定し、こ
の推定位置を用いて２次磁束座標と静止座標との変換を
行うすべり周波数形ベクトル制御装置を備えた誘導電動
機のベクトル制御方法において、前記すべり周波数形ベ
クトル制御装置の入力電圧が所定値以上のときは、前記
すべり周波数はトルク電流指令値を用いて演算し、入力
電圧が前記所定値を下潮るときはトルク電流検出値を用
いてすべり周波数の演算を行うものとする。

〔作用］ この発明は、すべり周波数形ベクトル制御装置のすべり
周波数演算に、通常はトルク電流指令値を用いるのであ
るが、前記装置の入力電圧があらかじめ定めた値よりも
低下したことを検出すれば、トルク電流指令値をトルク
電流検出値に切換えてすべり周波数の演算を行わセるこ
とにより、電圧の変動に起因する当該電動機制御系の不
安定を解消しようとするものである。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例をあられした回路図であり、第
２図は第１図に示す実施例回路を適用した全体回路図で
ある。

まず第２図るこより誘導電動機のベクトル制御の概略を
説明する。この第２図において、交流電源１からの交流
電力はコンバータ２と平滑コンデンサ３とにより平滑な
直流に変換され、次いでこの直流をＰＷＭインバータ４
により所望の電圧と周波数の交流に変換して、誘導電動
機５を可変速駆動する。この電動機５の各相電流は変流
器６により検出され、電動機速度は速度発信機７により
検出され一ζマイクロコンピュータ２０に入力し、また
速度指令値が速度設定器１１により設定されて、これも
マイクロコンピュータ２０に入力している。

さらに、本発明においては、平滑コンデンサ３を設置し
ている直流中間回路の電圧ＶＤＣを電圧検出器１５で検
出し、電圧設定器１６により設定している電圧と、この
検出電圧との大小関係を比較器１７で判定してマイクロ
コンピュータ２０に入力している。

マイクロコンピュータ２０はこれらの入力信号を処理し
て誘導電動機５に印加すべき３相電圧指令値をパルス幅
変調回路１３に出力するが、キャリヤ発生回路１２から
の高い周波数の３角波もパルス幅変調回路１３に与えら
れ、ここでＰＷＭインバータ４を制御するための信号を
作製しているので、誘導電動機５は速度設定器゛１１が
出力する速度指令値に従った値で運転することとなる。

この第２図に記載のマイクロコンピュータ２０の信号処
理内容を回路図にして示したものが第１図すなわち本発
明の実施例回路である。

この第１図における速度制御タスクでは、速度設定器１
１からの速度指令値Ｎ９と速度発信機７からの速度検出
値Ｎとの偏差を速度調節器２１に与えてトルク指令値τ
９を得る。このトルク指令値τ”を２次磁束指令値ψ９
で割算することでトルク電流指令値１　％を得るのであ
るが、この２次磁束指令値ψ９は速度検出値Ｎを磁束演
算器２２を通過させることで得られる。そしてこの２次
磁束指令値ψ２を１／Ｍ倍することで励磁電流指令値Ｉ
ｒを求める。また直流中間回路電圧■。、が設定値より
も高いことを比較器１７が検出すれば、信号切換器３０
を介してすべり周波数演算器２８にはトルク電流指令（
！Ｉばか与えられ、電圧ｖｎｃが設定値よりも低ければ
比較器１７からの信号により、信号切換器３０を介して
トルク電流検出値ＩＴがすべり周波数演算器２８に入力
されるので、このすべり周波＃！！演算器２８は２次磁
束指令値ψ９と、トルク電流指令値ＩＴｌ）または検出
値■。

とによりずべり周波数ωＳを演算して出力する。

以上で速度制御タスクは完了する。

次に電流制御タスクでは、すべり周波数ωＳを積分器２
９で積分した値と、速度検出値Ｎを積分器２７で積分し
た値とを加算することで２次磁束推定位置φ２を求め、
このφ２を用いて誘導電動機５の３相電流検出値１ａ　
　　Ｔｂ、ｌｃを座標変換器３１により座標変換してト
ルク電流検出値Ｉ７と励磁電流検出値１．とを求める。

このトルク電流検出値■７と前述のトルク電流指令値Ｉ
Ｔとの偏差をトルク電流調節器２５に人力することでト
ルク電圧指令値■げを、また励磁電流検出値ＩＭと励磁
電流指令値ＩＭ＊との偏差を励磁電流調節器２６に与え
ることで励磁電圧指令値■１を得る。そこで座標変換器
３２において、これらトルク電圧指令値■げと励磁電圧
指令値■Ｍ′とを前述の２次磁束推定位置φ２を用いて
座標変換することにより、３相電圧指令値Ｖａ”　　Ｖ
ｂ”　　Ｖｃ’″、を得るのであって、以上が電流制御
タスクである。

第３図は第１図に示す実施例回路における速度制御タス
クのフローをあられした図であり、第４図は第１図に示
す実施例回路における電流制御タスクのフローをあられ
した図である。

なお、すべり周波数ωＳは（１）弐に示すように、トル
ク電流Ｔｉ　と２次磁束指令値ψ９および電動機２次抵
抗値Ｒ２とにより演算しているが、２次磁束指令値ψ“
の代りに励磁電流Ｍｉ　を用い、下記の（２）式で演算
することもできる。但しＰは微分演算子であり、α２は
電動機の２次時定数である。

α　・　Ｍｉ この（２）式において、励磁電流Ｍ１　として励磁電流
指令値ｒ５を用いても、励磁電流検出値ＩＨを用いても
、特性は殆ど変化しない。また、この（２）式における
トルク電流Ｔｉ　　としてトルク電流指令値Ｔ　ｒ　　
　Ｉ・ルク電流検出値ＩＴのいずれを選択するかは、上
述した本発明によるものである。

また入力電圧として直流中間回路電圧ＶＯＣの代りに交
流型＃１の電圧を用いても差支えないことは勿論である
し、このように入力電圧を交流電源１において検出する
ことにより、本発明の詳細な説明した電圧形ＰＷＭイン
バータの代りにサイクロコンバータや電流形インハーク
にも適用することができる。

［発明の効果］ この発明によれば、すべり周波数形ベクトル制御方式に
より誘導電動機を制御する場合に、装置の電源側電圧が
正常のときはトルク電流指令値を用いてすべり周波数を
演算し、電源電圧が所定値以下になった場合にはトルク
電流検出値を用いてすべり周波数を演算するよ・うな切
換え手段を設けることにより、電源電圧正常時には、当
該電動機の能力を最大限に発揮できるとともに、電源電
圧が低下した場合でも、この電動機を安定に制御して運
転できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした回路図、第２図は
第１図に示す実施例回路を適用した全体回路図であり、
第３図は第１図に示す実施例回路における速度制御タス
クのフローをあられした図、第４図は第１図に示す実施
例回路における電流制御タスクのフローをあられした図
である。 １・・・交流電源、２・・・コンバータ、３・・・平滑
コンデンサ、４・・・ＰＷＭインパーク、５・・・誘導
電動機、６・・・変流器、７・・・速度発信機、１１・
・・速度設定器、１２・・・キャリヤ発生回路、１３・
・・パルス幅変調回路、１５・・・電圧検出器、１６・
・・電圧設定器、１７・・・比較器、２０・・・マイク
ロコンピュータ、２１・・・速度調節器、２２・・・磁
束演算器、２３・・・割算器、２４・・・増幅器、２５
・・・トルク電流調節器、２６・・・励磁電流調節器、
２７．２９・・・積分器、２８・・・すべり周波数演算
器、３０・・・信号切換あ 閏 第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）誘導電動機の２次磁束座標上での誘導電動機１次電
   流の相互に直交するトルク電流成分と励磁電流成分とを
   、それぞれ別個にその検出値を指令値に一致させる制御
   を行い、かつ当該電動機の定数と前記トルク電流または
   励磁電流から演算されるすべり周波数に電動機回転速度
   を加算・積分して電動機２次磁束位置を推定し、この推
   定位置を用いて２次磁束座標と静止座標との変換を行う
   すべり周波数形ベクトル制御装置を備えた誘導電動機の
   ベクトル制御方法において、前記すべり周波数形ベクト
   ル制御装置の入力電圧が所定値以上のときは、前記すべ
   り周波数はトルク電流指令値を用いて演算し、入力電圧
   が前記所定値を下廻るときはトルク電流検出値を用いて
   すべり周波数の演算を行うことを特徴とする誘導電動機
   のベクトル制御方法。