JPH04222485A - 誘導電動機の二次時定数測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機のベクトル
制御装置に係り、特に二次時定数測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】誘導電動機のベクトル制御は、電動機の
一次電流を励磁電流と二次電流に分けて制御し、磁束と
二次電流（トルク電流）ベクトルを常に直交させること
で直流機と同等以上の可変速性能を得ようとする。

【０００３】図３はベクトル制御装置を示す。速度指令
Ｎと誘導電動機１の速度検出器２から速度演算部３が求
める速度ωｎとを突き合わせてトルク演算部４に比例積
分（ＰＩ）演算でトルク電流指令Ｉｔを求める。このト
ルク電流と励磁電流設定値Ｉ０とから一次電流演算部５
に一次電流値Ｉ１を求める。一方、位相演算部６はトル
ク電流Ｉｔと励磁電流Ｉ０との位相角φφ＝ｔａｎ−１
（Ｉｔ／Ｉｏ） を求め、またすべり周波数演算部７はトルク電流Ｉｔと
励磁電流Ｉ０と電動機二次時定数τ２ τ２＝Ｌ２／Ｒ２ Ｌ２＝二次自己インダクタンス Ｒ２＝二次抵抗 とからすべり周波数ωｓを求める。

【０００４】ωｓ＝Ｉｔ／Ｉｏτ２このすべり周波数ω
ｓは加算器８によって速度検出値ωｎとの加算によって
一次角周波数ω０を求める。

【０００５】一次電流演算部９は一次電流値Ｉ１と位相
角φと角周波数ω０から電動機１の一次電流Ｉａ，Ｉｂ
，Ｉｃを求め、この電流をインバータ１０の電流指令と
して該インバータ１０が電動機１に一次電流を供給する
。 演算部９の演算は下記式に従って行われる。

【０００６】 θ＝∫ωｏｄｔ Ｉａ＝２１／２｜Ｉ１｜ｓｉｎ（θ＋φ）Ｉｂ＝２１／
２｜Ｉ１｜ｓｉｎ（θ＋２π／３＋φ）Ｉｃ＝２１／２
｜Ｉ１｜ｓｉｎ（θ−２π／３＋φ）このようなベクト
ル制御装置において、すべり周波数ωｓを求めるための
二次時定数τ２は電動機１の定数Ｒ２，Ｌ２によって決
められるが、電動機の温度による二次抵抗Ｒ２の変動が
二次時定数τ２の変動ひいては一次電流位相のずれとな
ってしまう。

【０００７】そこで、従来から二次時定数τ２の温度補
正が行われ、この補正方法として一定時間毎に電動機に
定電流を供給したときの一次電圧波形から求める方法が
ある。この測定方法を以下に詳細に説明する。

【０００８】まず、電動機への定電流供給は図３中のイ
ンバータ１０への電流指令Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを一定に強
制し、電流検出（インバータ１０の交流側又は直流側で
検出）値と電流指令とを突き合わせたフィードバック制
御で実現される。

【０００９】この定電流供給に対する電動機１の一次電
圧は、図４に示す過渡電圧波形になる。この一次電圧Ｖ
１（ｔ）は、

【００１０】

【数１】

【００１１】 但し、ｉ１：供給定電流 ｒ１：一次抵抗値 ｒ２：二次抵抗値 で近似される。そこで、時刻ｔ１，ｔ２における一次電
圧Ｖ１（ｔ１），Ｖ１（ｔ２）と定常値ｉ１・ｒ１を検
出することにより、二次時定数τ２を次式、

【００１２】

【数２】

【００１３】但し、Ｋ：変換係数から求める。また、時
刻ｔ１，ｔ２，ｔ３における一次電圧Ｖ１（ｔ１），Ｖ
１（ｔ２），Ｖ１（ｔ３）から次式、

【００１４】

【数３】

【００１５】によって求める。

【００１６】このような二次時定数測定には、図３に示
すように、電動機１の一次電圧検出器１１により電圧Ｖ
１（ｔ１）〜Ｖ１（ｔ３）又はＶ１（ｔ１），Ｖ１（ｔ
２）と定常電圧（ｉ１・ｒ１）を検出し、この検出電圧
をＡ／Ｄ変換器１によってディジタル値に変換し、二次
時定数演算部１３によって上述の二次時定数τ２の演算
式に従った演算を行い、すべり周波数演算部７に温度補
正した二次時定数τ２として与える。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の二次時定数測定
方法において、制御対象となる誘導電動機１の機種及び
温度状態によって一次抵抗値ｒ１や二次抵抗値ｒ２が著
しく異なり、さらにインバータ１０から電動機１までの
配線の種類や長さによって検出電圧Ｖ１（ｔ）が図４に
示すようにＶｏ（ｔ）のように大きく変化してしまう。

【００１８】即ち、検出電圧Ｖ１（ｔ）の変化は、定常
値Ｖ１および最大値Ｖ２は、

【００１９】

【数４】

【００２０】但し、ｒｃａｂｌｅ：配線の抵抗値（往復
）Ｇ：電圧検出器のゲインとなり、抵抗値ｒ１，ｒ２が
温度や機種によって異なるし、配線抵抗値ｒｃａｂｌｅ
にも大きく影響を受ける。

【００２１】上述の検出電圧Ｖ１（ｔ）の変化は、電圧
検出器１１からＡ／Ｄ変換器１２への変換入力の変化に
もなり、変換入力がＡ／Ｄ変換器１２の変換可能範囲を
越えてしまう場合や変換入力の波形変化が分解能に近い
値になってしまい、高精度の変化ひいては高精度の二次
時定数測定ができなくなる問題があった。

【００２２】この対策として、従来の測定回路では一次
電圧検出器１１の検出ゲインを電動機の機種や配線等に
よって装置毎に調整可能にしている。図５は従来の電圧
検出器の回路例を示し、電動機の一次電圧Ｖ１をアッテ
ネータ１４で減衰させ、差動増幅器１５で増幅すること
で同相成分を除去し、ゲイン調整用ポテンショメータ１
６を入力回路に持つフィルタ回路１７によってインバー
タのスイッチングノイズを除去すると共に該ポテンショ
メータ１６でゲイン調整を行ってＡ／Ｄ変換器１２への
変換入力を得る。

【００２３】この従来のゲイン調整では電動機１の機種
別や配線状態によってその都度調整を必要とするし、電
動機の特性や運転形態によっては予想温度範囲が広いた
めに適正なゲイン調整ができず、高精度の二次時定数測
定ができない場合もある。

【００２４】本発明の目的は、電動機の機種や温度さら
には配線状態に拘わらず常に適正な電圧検出をして高精
度の二次時定数測定ができるようにした測定方法を提供
することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、誘導電動機に定電流を供給したときの一次
電圧変化を電圧検出器で検出し、この検出電圧をＡ／Ｄ
変換器でＡ／Ｄ変換し、この変換値から誘導電動機の二
次時定数を求めるにおいて、前記Ａ／Ｄ変換器の入力電
圧が一定範囲内に入るように前記定電流レベルを自動調
整又は電圧検出器のゲイン又はバイアス自動切換えで粗
調整しかつ定電流レベルを徴調整する。

【００２６】

【作用】電動機の機種や温度さらには配線状態によって
検出電圧レベルがＡ／Ｄ変換器の適正な入力範囲を越え
るときに定電流の自動調整によって適正な入力範囲に制
御する。

【００２７】また、Ａ／Ｄ変換器の入力電圧が一定範囲
内に入るように前記電圧検出器のゲイン又はバイアス自
動切り換えで粗調整しかつ前記定電流レベルを自動微調
整することで、電圧検出器の検出ゲイン又はバイアスの
自動調整で検出電圧レベルをＡ／Ｄ変換器の適正な入力
範囲内に粗調整し、定電流の自動調整によって検出電圧
レベルを微調整する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００２９】まず、二次時定数測定回路は、従来と同様
に一次電圧検出器１１とＡ／Ｄ変換器１２と二次時定数
演算部１３によって構成され、演算部１３の演算はすべ
り周波数演算部７等も含めたマイクロコンピュータによ
るベクトル制御装置での二次時定数演算処理として実行
される。この演算処理として、本実施例では図１に示す
フローチャートに従った二次時定数演算を行う。

【００３０】図１において、二次時定数測定開始（ステ
ップＳ１）は、電動機１の始動前及び停止中の任意の時
点で開始される。この測定開始によって、まずインバー
タ１０への電流指令Ｉ１（Ａ）を電動機１の励磁電流レ
ベル程度の低い値に設定し（ステップＳ２）、インバー
タ１０から電動機１に定電流Ｉ１（Ａ）を供給する（ス
　テップＳ３）。この電流供給は前述のように電流検出
値を使ったフィードバック制御で行う。

【００３１】ステップＳ３による定電流供給状態でイン
バータ１０の出力電圧（電動機１の一次電圧）Ｖ１（Ｖ
）を電圧検出器１１及びＡ／Ｄ変換器１２を通して取り
込む（ステップＳ４）。この電圧Ｖ１（Ｖ）について、
電流供給開始時になる最大電圧Ｖ２（図４参照）がＡ／
Ｄ変換器１２の最大入力電圧を越えているか否かを判定
し（ステップＳ５）、越えているときには現在の電流指
令Ｉ１（Ａ）に係数１／Ｘ（Ｘ＞１）を乗じて電流指令
Ｉ１（Ａ）を減少させ（ステップＳ６）、この調整した
電流指令Ｉ１（Ａ）による再度の電流供給を行う（ステ
ップＳ３）。

【００３２】次に、ステップＳ５の判定において、最大
電圧Ｖ２がＡ／Ｄ変換器１２の最大入力電圧未満のとき
、該電圧Ｖ２についてＡ／Ｄ変換器１２の最大入力電圧
に比較して小さいか否かを判定し（ステップＳ７）、小
さいときには現在の電流指令Ｉ１（Ａ）に係数Ｘ（Ｘ＞
１）を乗じて電流指令Ｉ１（Ａ）を増加させ（ステップ
Ｓ８）、この調整した電流指令Ｉ１（Ａ）による再度の
電流供給を行う（ステップＳ３）。

【００３３】上述までの処理により、検出電圧Ｖ１（ｔ
）は最大電圧Ｖ２がＡ／Ｄ変換器１２の最大入力電圧以
下でかつ最大入力電圧に近い値になるよう電動機１への
供給電流の自動調整になる。これにより、電圧検出器１
１の検出ゲインＧを適当に設計した固定利得のままで、
しかも電動機１の機種や配線状態に拘わらず検出電圧Ｖ
１（ｔ）をＡ／Ｄ変換器１２の変換に適切な入力範囲、
即ち高精度のＡ／Ｄ変換になる入力範囲に自動調整する
ことができる。同時に、電動機１の始動時の温度と運転
途中での温度とに変化が発生するときにも該温度変動に
よって最大電圧Ｖ２がＡ／Ｄ変換器１２の適正入力範囲
から逸脱するときに電流Ｉ１（Ａ）の自動調整によって
適正な変換入力範囲にすることができる。

【００３４】このように検出電圧Ｖ１（ｔ）を自動調整
した後、前述の（２）式又は（３）式による二次時定数
τ２の演算を行い（ステップＳ９）、該二次時定数τ２
を使ったベクトル制御を行う。従って、二次時定数τ２
の演算には電動機１に供給する電流自動調整によって常
に適正な検出電圧レベルを得、即ち検出器のゲインを固
定化した調整不要にすると共に電動機１の機種や配線状
態さらに温度変化に影響されることなくＡ／Ｄ変換に適
正な検出電圧レベルにして高精度の二次時定数測定ひい
ては高精度のベクトル制御ができる。

【００３５】なお、供給電流の自動調整によって該供給
電流が大きく変化する場合があるが、この電流値は電動
機の励磁電流程度を基準にすることからインバータ１０
の電流容量としては十分な余裕がある。

【００３６】図２は本発明の他の実施例を示す電圧検出
器１１の回路図である。この電圧検出器１１が図５と異
なる部分はフィルタ回路１７の入力抵抗を複数のスイッ
チＳＷ１，ＳＷ２によって段階的に切り換え可能にする
と共に、入力回路に切換スイッチＳＷ３によるバイアス
切り換え可能にした点にある。この構成により、スイッ
チＳＷ１，ＳＷ２の選択開閉によって検出ゲインＧを段
階的に切り換え可能とすると共に、スイッチＳＷ３の切
り換えによってバイアス値を段階的に切り換え可能にす
る。

【００３７】従って、図４に示す検出電圧Ｖ１（ｔ）は
フィルタ回路１７のゲイン切り換え又はバイアス量切り
換えによってＡ／Ｄ変換器１２への入力範囲が調整され
る。この切り換えは、前述の実施例における電圧Ｖ２の
レベルによって供給電流Ｉ１を調整する方法と併用され
ることで電流Ｉ１の調整範囲をフィルタ回路の検出ゲイ
ンの段階範囲内又はバイアス量の段階範囲内に抑えるこ
とができる。即ち、電流Ｉ１の調整量が大きくなり過ぎ
るときに検出ゲイン切り換え又はバイアス量切り換えに
よって検出電圧レベルを粗調整し、この調整範囲内で電
流Ｉ１を微調整することで該電流を電動機１の励磁電流
相当に制限することができる。

【００３８】このことは、例えば電動機１をエレベータ
駆動用とする装置において、二次時定数測定のための電
流供給をエレベータ始動時の電動機の励磁確立に利用す
るときに該電流からエレベータ運転開始電流への大幅な
変化を少なくし、エレベータの運転に悪影響を及ぼすの
を防止する。

【００３９】なお、フィルタ回路１７のスイッチＳＷ１
，ＳＷ２及び切換スイッチＳＷ３はアナログスイッチに
よる切換制御可能とする場合には、図１の処理で電流Ｉ
１が励磁電流から設定量越えようとするときにスイッチ
ＳＷ１〜ＳＷ３を切り換える処理ステップを追加する測
定方法とすることができる。この場合にはスイッチＳＷ
１〜ＳＷ３の切換操作を不要にしながら電流Ｉ１を励磁
電流相当に制限して高精度の二次時定数測定を可能にす
る。

【００４０】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、検出電
圧レベルを電動機に供給する定電流を自動調整すること
でＡ／Ｄ変換器の適正入力範囲に調整するようにしたた
め、電動機の機種が変わった場合や運転による温度変動
が発生した場合さらには配線状態が変わった場合等にも
常に適正な電圧検出を得て高精度の二次時定数測定ひい
ては高精度のベクトル制御を得ることができる。

【００４１】また、本発明は電圧検出器の検出ゲイン又
はバイアス量を自動切換調整して検出電圧を粗調整し、
かつ定電流の自動調整によって検出電圧を微調整するよ
うにしたため、電動機に供給する定電流を励磁電流相当
の値に制限しながら適正な検出電圧を得ることができ、
エレベータ駆動用の電動機の二次時定数測定がエレベー
タの運転に悪影響を及ぼすことが無くなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフローチャート。

【図２】本発明の他の実施例を示す電圧検出器の回路図
。

【図３】ベクトル制御装置構成図。

【図４】電圧測定態様図。

【図５】従来の電圧検出器の回路図。

【符号の説明】

１…誘導電動機 １０…インバータ １１…電圧検出器 １２…Ａ／Ｄ変換器 １３…二次時定数演算部 １７…フィルタ回路 ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ ＳＷ３…切換スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　誘導電動機に定電流を供給したときの
   一次電圧変化を電圧検出器で検出し、この検出電圧をＡ
   ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換し、この変換値から誘導電動機
   の二次時定数を求めるにおいて、前記Ａ／Ｄ変換器の入
   力電圧が一定範囲内に入るように前記定電流レベルを自
   動調整することを特徴とする誘導電動機の二次時定数測
   定方法。
2. 【請求項２】　　誘導電動機に定電流を供給したときの
   一次電圧変化を電圧検出器で検出し、この検出電圧をＡ
   ／Ｄ変換器でＡ／Ｄ変換し、この変換値から誘導電動機
   の二次時定数を求めるにおいて、前記Ａ／Ｄ変換器の入
   力電圧が一定範囲内に入るように前記電圧検出器のゲイ
   ン又はバイアス自動切り換えで粗調整しかつ前記定電流
   レベルを自動微調整することを特徴とする誘導電動機の
   二次時定数測定方法。