JPH04312382A - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents
誘導電動機の制御方法Info
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- JPH04312382A JPH04312382A JP3075371A JP7537191A JPH04312382A JP H04312382 A JPH04312382 A JP H04312382A JP 3075371 A JP3075371 A JP 3075371A JP 7537191 A JP7537191 A JP 7537191A JP H04312382 A JPH04312382 A JP H04312382A
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- Japan
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- torque current
- induction motor
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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。
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機のベクトル制
御を応用した制御方法に関するもので、特に工作機械の
高速主軸ドライブに利用される制御方法に関する。
御を応用した制御方法に関するもので、特に工作機械の
高速主軸ドライブに利用される制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２にシステムの構成を示す。本システ
ムは、誘導電動機ａとそれに取り付けられた回転数検出
器ｂとその回転数を検出して誘導電動機ａを駆動するイ
ンバータ装置ｃからなる。
ムは、誘導電動機ａとそれに取り付けられた回転数検出
器ｂとその回転数を検出して誘導電動機ａを駆動するイ
ンバータ装置ｃからなる。
【０００３】従来技術では、低速回転においては、回転
数検出器ｂの検出信号ωｒ を基にインバータ装置ｃで
速度センサ付ベクトル制御を行い、誘導電動機を駆動す
る。しかしながら、低速運転時にサーボ性能が必要であ
ったり、位置決め制御を行うために高分解能の回転数検
出器ｂが必要とされる場合、高速回転においては、回転
数検出器ｂの検出信号ωｒ が高周波化し、検出信号ω
ｒ が減衰し正しくインバータ装置ｃに伝えられなくな
ったり回転数検出器ｂ内の検出回路の動作遅れなどによ
り、回転数検出器ｂの検出信号ωｒ が正しい速度検出
量を出力しなくなるため、速度センサ付ベクトル制御が
できなくなる。そこで従来は、高速回転において、回転
数検出器ｂの検出信号ωｒ が不要なＶ／ｆ一定制御で
誘導電動機を駆動していた。
数検出器ｂの検出信号ωｒ を基にインバータ装置ｃで
速度センサ付ベクトル制御を行い、誘導電動機を駆動す
る。しかしながら、低速運転時にサーボ性能が必要であ
ったり、位置決め制御を行うために高分解能の回転数検
出器ｂが必要とされる場合、高速回転においては、回転
数検出器ｂの検出信号ωｒ が高周波化し、検出信号ω
ｒ が減衰し正しくインバータ装置ｃに伝えられなくな
ったり回転数検出器ｂ内の検出回路の動作遅れなどによ
り、回転数検出器ｂの検出信号ωｒ が正しい速度検出
量を出力しなくなるため、速度センサ付ベクトル制御が
できなくなる。そこで従来は、高速回転において、回転
数検出器ｂの検出信号ωｒ が不要なＶ／ｆ一定制御で
誘導電動機を駆動していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術では
Ｖ／ｆ一定制御をしているような高速回転の領域におい
ては速度センサ付ベクトル制御で可能な速度制御ができ
ないという問題点があった。そこで本発明では高速回転
の領域においても、速度制御を可能とすることを目的と
する。
Ｖ／ｆ一定制御をしているような高速回転の領域におい
ては速度センサ付ベクトル制御で可能な速度制御ができ
ないという問題点があった。そこで本発明では高速回転
の領域においても、速度制御を可能とすることを目的と
する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明は、誘導電動機と、それに取り付けられた回転
数検出器と、その回転数を検出して誘導電動機を駆動す
るインバータ装置を有する誘導電動機の制御方法におい
て、前記誘導電動機の速度が前記回転数検出器が正確な
回転数を検出しうる速度より小さい場合には速度センサ
付ベクトル制御を行い、大きい場合には速度センサレス
ベクトル制御を行うことを特徴とする。
、本発明は、誘導電動機と、それに取り付けられた回転
数検出器と、その回転数を検出して誘導電動機を駆動す
るインバータ装置を有する誘導電動機の制御方法におい
て、前記誘導電動機の速度が前記回転数検出器が正確な
回転数を検出しうる速度より小さい場合には速度センサ
付ベクトル制御を行い、大きい場合には速度センサレス
ベクトル制御を行うことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明では、高速回転においては、速度センサ
付ベクトル制御に比べて制御性能は劣るが、Ｖ／ｆ一定
制御ではできなかった速度制御ができる速度センサレス
ベクトル制御を適用する。これにより、高速回転領域に
おいても速度制御が可能となる。
付ベクトル制御に比べて制御性能は劣るが、Ｖ／ｆ一定
制御ではできなかった速度制御ができる速度センサレス
ベクトル制御を適用する。これにより、高速回転領域に
おいても速度制御が可能となる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を図１制御ブロ
ック図に示して説明する。本システムは、誘導電動機１
とそれに取り付けられた回転数検出器２とその回転数を
検出して誘導電動機１を駆動するインバータ装置３とか
らなる。インバータ装置３は速度制御部４、磁束制御部
５、電流制御部６、磁束・トルク電流推定器７、トルク
電流制御器８、モータ回路定数１０を含んだすべり周波
数演算器９、モータ定数の補正機能１１、速度検出値と
速度推定値を切替えるスイッチ１２、１次電流指令発生
器１３、励磁インダクタンス関数１４、掛算器１５、パ
ワー変換部１６、積分器１７から構成される。
ック図に示して説明する。本システムは、誘導電動機１
とそれに取り付けられた回転数検出器２とその回転数を
検出して誘導電動機１を駆動するインバータ装置３とか
らなる。インバータ装置３は速度制御部４、磁束制御部
５、電流制御部６、磁束・トルク電流推定器７、トルク
電流制御器８、モータ回路定数１０を含んだすべり周波
数演算器９、モータ定数の補正機能１１、速度検出値と
速度推定値を切替えるスイッチ１２、１次電流指令発生
器１３、励磁インダクタンス関数１４、掛算器１５、パ
ワー変換部１６、積分器１７から構成される。
【０００８】ベクトル制御は、一般的にモータのトルク
発生メカニズムを数式解で求め、これを逆展開して、ト
ルク指令に忠実にトルクを発生するようにモータに与え
る電圧、周波数、位相を制御するものである。この数式
解を簡素化して表せば、（１）〜（７）式のようになる
。 トルク Ｔ＝ｋφ２
ＩＴ
（１） 励磁電流振幅 ＩＭ ＝（１
／Ｍ）φ２ （２）
１次電流振幅 Ｉ１ ＝√（ＩＭ２
＋ＩＴ２） （３）
１次電流遅れ角 θＴ ＝ ｔａｎ−１（ＩＴ
／ＩＭ ） （４） １次
周波数 ω１ ＝ωｒ ＋ωｓ
（５） １
次電流ベクトル Ｉ１ ＝Ｉ１ ∠θ１
（６） すべり周波
数 ωｓ ＝Ｋｓ （ＩＴ ／φ２ ）
（７）従って、インバータでは、
（１）〜（７）式に基づいてベクトル制御を行う。磁束
制御部５は、指令磁束φ２＊と磁束推定値φ２ が一致
するように制御し、その出力は（２）式のように励磁イ
ンダクタンス関数１４を介して、励磁電流指令ＩＭ＊に
変換される。速度制御部４の出力は、トルク電流指令Ｉ
Ｔ＊とみなされ、１次電流指令発生器１３は（３），（
４）式に基づいてＩ１＊とθＴ＊を出力する。一方、１
次周波数演算は、（７）式に基づいてすべり周波数演算
器９が演算を行い、すべり周波数信号ωｓ＊を出力する
。（５）式に基づいて、速度信号ωｒ とすべり周波数
信号ωｓ＊を加算して１次周波数信号ω１ を作り、こ
れを積分器１７で積分した値と１次電流遅れ角θＴ＊を
加えて、１次電流位相角θ１＊を発生する。掛算器１５
は（６）式に基づいて１次電流指令振幅Ｉ１＊とθ１＊
を掛算して、１次電流指令ベクトルＩ１＊を発生する。 電流指令部６は、前記１次電流指令ベクトルと同じ電流
が流れるように１次電流指令ベクトルＶ１＊を発生し、
パワー変換部１７が必要な電圧、周波数、位相を発生し
、誘導電動機１に与える。磁束・トルク電流推定部７で
は、１次電流ベクトルＩ１ と１次電圧指令ベクトルＶ
１＊よりトルク電流推定値ＩＴ と磁束推定値φ２ が
得られる。１次電圧指令ベクトルＶ１＊の代わりにイン
バータ出力電圧Ｖ１ を使ってもよい。
発生メカニズムを数式解で求め、これを逆展開して、ト
ルク指令に忠実にトルクを発生するようにモータに与え
る電圧、周波数、位相を制御するものである。この数式
解を簡素化して表せば、（１）〜（７）式のようになる
。 トルク Ｔ＝ｋφ２
ＩＴ
（１） 励磁電流振幅 ＩＭ ＝（１
／Ｍ）φ２ （２）
１次電流振幅 Ｉ１ ＝√（ＩＭ２
＋ＩＴ２） （３）
１次電流遅れ角 θＴ ＝ ｔａｎ−１（ＩＴ
／ＩＭ ） （４） １次
周波数 ω１ ＝ωｒ ＋ωｓ
（５） １
次電流ベクトル Ｉ１ ＝Ｉ１ ∠θ１
（６） すべり周波
数 ωｓ ＝Ｋｓ （ＩＴ ／φ２ ）
（７）従って、インバータでは、
（１）〜（７）式に基づいてベクトル制御を行う。磁束
制御部５は、指令磁束φ２＊と磁束推定値φ２ が一致
するように制御し、その出力は（２）式のように励磁イ
ンダクタンス関数１４を介して、励磁電流指令ＩＭ＊に
変換される。速度制御部４の出力は、トルク電流指令Ｉ
Ｔ＊とみなされ、１次電流指令発生器１３は（３），（
４）式に基づいてＩ１＊とθＴ＊を出力する。一方、１
次周波数演算は、（７）式に基づいてすべり周波数演算
器９が演算を行い、すべり周波数信号ωｓ＊を出力する
。（５）式に基づいて、速度信号ωｒ とすべり周波数
信号ωｓ＊を加算して１次周波数信号ω１ を作り、こ
れを積分器１７で積分した値と１次電流遅れ角θＴ＊を
加えて、１次電流位相角θ１＊を発生する。掛算器１５
は（６）式に基づいて１次電流指令振幅Ｉ１＊とθ１＊
を掛算して、１次電流指令ベクトルＩ１＊を発生する。 電流指令部６は、前記１次電流指令ベクトルと同じ電流
が流れるように１次電流指令ベクトルＶ１＊を発生し、
パワー変換部１７が必要な電圧、周波数、位相を発生し
、誘導電動機１に与える。磁束・トルク電流推定部７で
は、１次電流ベクトルＩ１ と１次電圧指令ベクトルＶ
１＊よりトルク電流推定値ＩＴ と磁束推定値φ２ が
得られる。１次電圧指令ベクトルＶ１＊の代わりにイン
バータ出力電圧Ｖ１ を使ってもよい。
【０００９】本発明においては、誘導電動機１の速度が
回転数検出器２が正確な回転数を検出しうる速度より小
さい場合には、スイッチ１２を回転数検出器２の信号を
速度信号ωｒ とするような状態にし、速度センサ付ベ
クトル制御を行う。また、同時にトルク電流指令ＩＴ＊
とトルク電流推定値ＩＴ をトルク電流制御器８に入力
する。 ここでトルク電流推定値は（７）式より次のように表す
ことができる。 ＩＴ ＝（ωｓφ２）／Ｋｓ
（８
）また、磁束推定値φ２ は磁束制御器５より、指令磁
束φ２＊に一致するように制御されているので、φ２＊
はφ２に等しいと考えられる。その上、回転数検出器２
の出力を１次周波数の計算式（５）に用いているので、
実際のすべり周波数ωｓ はすべり周波数信号ωｓ＊に
等しい。それでトルク電流指令ＩＴ＊は次式のように表
すことができる。 ＩＴ＊＝（ωｓφ２）／Ｋｓ
＊ （９
） ここでＫｓ＊は、モータ定数の補正機能１１が出
力しているモータ回路定数である。したがって、トルク
電流指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ の差は、モー
タ回路定数Ｋｓ＊が真のモータ回路定数Ｋｓ と一致し
ていないので生じている。そこでトルク電流制御器８は
、速度センサ付ベクトル制御時、トルク電流指令ＩＴ＊
とトルク電流推定値ＩＴ が一致するようにモータ回路
定数Ｋｓ＊を補正して、モータ回路定数Ｋｓ＊を真のモ
ータ回路定数Ｋｓ に近づける機能を持っている。
回転数検出器２が正確な回転数を検出しうる速度より小
さい場合には、スイッチ１２を回転数検出器２の信号を
速度信号ωｒ とするような状態にし、速度センサ付ベ
クトル制御を行う。また、同時にトルク電流指令ＩＴ＊
とトルク電流推定値ＩＴ をトルク電流制御器８に入力
する。 ここでトルク電流推定値は（７）式より次のように表す
ことができる。 ＩＴ ＝（ωｓφ２）／Ｋｓ
（８
）また、磁束推定値φ２ は磁束制御器５より、指令磁
束φ２＊に一致するように制御されているので、φ２＊
はφ２に等しいと考えられる。その上、回転数検出器２
の出力を１次周波数の計算式（５）に用いているので、
実際のすべり周波数ωｓ はすべり周波数信号ωｓ＊に
等しい。それでトルク電流指令ＩＴ＊は次式のように表
すことができる。 ＩＴ＊＝（ωｓφ２）／Ｋｓ
＊ （９
） ここでＫｓ＊は、モータ定数の補正機能１１が出
力しているモータ回路定数である。したがって、トルク
電流指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ の差は、モー
タ回路定数Ｋｓ＊が真のモータ回路定数Ｋｓ と一致し
ていないので生じている。そこでトルク電流制御器８は
、速度センサ付ベクトル制御時、トルク電流指令ＩＴ＊
とトルク電流推定値ＩＴ が一致するようにモータ回路
定数Ｋｓ＊を補正して、モータ回路定数Ｋｓ＊を真のモ
ータ回路定数Ｋｓ に近づける機能を持っている。
【００１０】本発明においては、誘導電動機１の速度が
回転数検出器２が正確な回転数を検出しうる速度より大
きくなると、従来の技術の項で述べたように速度センサ
付ベクトル制御ができなくなるので、スイッチ１２をト
ルク電流制御器８の出力側を速度信号ωｒ とするよう
な状態にし、速度センサレスベクトル制御を行う。ここ
でモータ定数補正機能１１は、速度センサ付ベクトル制
御で用いられていたＫｓ＊の値を保持する。モータ定数
Ｋｓ＊は真のモータ定数Ｋｓ に等しいと仮定すると、
（９）式は次式のように表すことができる。 ＩＴ＊＝（ωｓ＊φ２）／Ｋ
ｓ （
９）′ 従って、（８），（９）′式よりトルク電流
指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ の差は、すべり周
波数信号ωＳ＊と真のすべり周波数ωｓ との差で生じ
たものと考えられる。そこでトルク電流制御器８は、ト
ルク電流指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ が一致す
るように、モータ速度ωｒ を推定する機能を持ってい
る。もしモータ定数Ｋｓ＊が真のモータ定数Ｋｓ に等
しいならば、モータ速度は、モータ速度推定値ωｒ に
完全に一致することになる。このように速度センサレス
ベクトル制御でも、モータ速度推定値ωｒ を持ってい
るので、誘導電動機１の速度制御が可能となる。
回転数検出器２が正確な回転数を検出しうる速度より大
きくなると、従来の技術の項で述べたように速度センサ
付ベクトル制御ができなくなるので、スイッチ１２をト
ルク電流制御器８の出力側を速度信号ωｒ とするよう
な状態にし、速度センサレスベクトル制御を行う。ここ
でモータ定数補正機能１１は、速度センサ付ベクトル制
御で用いられていたＫｓ＊の値を保持する。モータ定数
Ｋｓ＊は真のモータ定数Ｋｓ に等しいと仮定すると、
（９）式は次式のように表すことができる。 ＩＴ＊＝（ωｓ＊φ２）／Ｋ
ｓ （
９）′ 従って、（８），（９）′式よりトルク電流
指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ の差は、すべり周
波数信号ωＳ＊と真のすべり周波数ωｓ との差で生じ
たものと考えられる。そこでトルク電流制御器８は、ト
ルク電流指令ＩＴ＊とトルク電流推定値ＩＴ が一致す
るように、モータ速度ωｒ を推定する機能を持ってい
る。もしモータ定数Ｋｓ＊が真のモータ定数Ｋｓ に等
しいならば、モータ速度は、モータ速度推定値ωｒ に
完全に一致することになる。このように速度センサレス
ベクトル制御でも、モータ速度推定値ωｒ を持ってい
るので、誘導電動機１の速度制御が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
回転数検出器が正確な回転数を検出しうる速度より大き
い場合でも、誘導電動機の速度制御が可能になった。
回転数検出器が正確な回転数を検出しうる速度より大き
い場合でも、誘導電動機の速度制御が可能になった。
【図１】 本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】 誘導電動機制御装置のシステム構成図であ
る。
る。
１ 誘導電動機、２ 回転数検出器、３ インバ
ータ装置、４ 速度制御部 ５ 磁束制御部、６ 電流制御部、７ 磁束・ト
ルク電流推定器 ８ トルク電流制御器、９ すべり周波数演算器、
１０ モータ回路定数 １１ モータ定数補正機能、１２ スイッチ、１３
１次電流指令発生器 １４ 励磁インダクタンス関数、１５ 掛算器、１
６ パワー変換部 １７ 積分器、１８ 電流検出器、１９ 電圧検
出器ωｒ＊ 速度指令 ωｒ 速度検出信号 ＩＴ＊ トルク電流指令 ＩＴ トルク電流推定値 φ２＊ 指令磁束 φ２ 磁束推定値 ＩＭ＊ 励磁電流指令 Ｉ１＊ １次電流指令 Ｉ１＊ １次電流指令ベクトル Ｉ１ １次電流ベクトル Ｖ１＊ １次電圧指令ベクトル Ｖ１ インバータ出力電圧 ω１ １次周波数 θＴ＊ １次電流遅れ角 θ１＊ １次電流位相角 ωｓ＊ すべり周波数指令
ータ装置、４ 速度制御部 ５ 磁束制御部、６ 電流制御部、７ 磁束・ト
ルク電流推定器 ８ トルク電流制御器、９ すべり周波数演算器、
１０ モータ回路定数 １１ モータ定数補正機能、１２ スイッチ、１３
１次電流指令発生器 １４ 励磁インダクタンス関数、１５ 掛算器、１
６ パワー変換部 １７ 積分器、１８ 電流検出器、１９ 電圧検
出器ωｒ＊ 速度指令 ωｒ 速度検出信号 ＩＴ＊ トルク電流指令 ＩＴ トルク電流推定値 φ２＊ 指令磁束 φ２ 磁束推定値 ＩＭ＊ 励磁電流指令 Ｉ１＊ １次電流指令 Ｉ１＊ １次電流指令ベクトル Ｉ１ １次電流ベクトル Ｖ１＊ １次電圧指令ベクトル Ｖ１ インバータ出力電圧 ω１ １次周波数 θＴ＊ １次電流遅れ角 θ１＊ １次電流位相角 ωｓ＊ すべり周波数指令
Claims (2)
- 【請求項１】 誘導電動機と、それに取り付けられた
回転数検出器と、その回転数を検出して誘導電動機を駆
動するインバータ装置を有する誘導電動機の制御方法に
おいて、前記誘導電動機の速度が前記回転数検出器が正
確な回転数を検出しうる速度より小さい場合には速度セ
ンサ付ベクトル制御を行い、大きい場合には速度センサ
レスベクトル制御を行うことを特徴とする誘導電動機の
制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の回転数検出器の速度検
出信号と、インバータ装置に与えられる速度指令を入力
として、指令速度に実速度が一致するように制御する速
度制御部と、インバータの出力検出電圧またはそれに相
当する制御信号と、インバータの出力検出電流またはそ
れに相当する制御信号を入力として、トルク電流推定値
と磁束推定値を出力する磁束・トルク電流推定部と、前
記速度制御部の出力であるトルク電流指令とトルク電流
推定値を比較制御するトルク電流制御部を有し、速度セ
ンサ付ベクトル制御時は、前記トルク電流制御部をモー
タ回路定数の補正機能として作動させてすべり周波数指
令の補正を行い、速度センサレスベクトル制御時は、速
度センサ付ベクトル制御時に補正されていたモータ回路
定数に基づいて制御を行い、前記トルク電流制御部を速
度推定器として作動させることを特徴とする請求項１記
載の誘導電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075371A JP3053121B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 誘導電動機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3075371A JP3053121B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 誘導電動機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04312382A true JPH04312382A (ja) | 1992-11-04 |
| JP3053121B2 JP3053121B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=13574288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3075371A Expired - Fee Related JP3053121B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 誘導電動機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053121B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608300A (en) * | 1993-10-26 | 1997-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrical angle-detecting apparatus and driving system of synchronous motor using the same |
| US5854548A (en) * | 1996-02-29 | 1998-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrical angle detecting device and synchronous motor drive device |
| JP2006060897A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| JP2012151958A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Nagaoka Univ Of Technology | 電気車制御装置 |
| JP2012217231A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Fanuc Ltd | 主軸駆動用モータの制御装置 |
-
1991
- 1991-04-08 JP JP3075371A patent/JP3053121B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5608300A (en) * | 1993-10-26 | 1997-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrical angle-detecting apparatus and driving system of synchronous motor using the same |
| US5854548A (en) * | 1996-02-29 | 1998-12-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electrical angle detecting device and synchronous motor drive device |
| JP2006060897A (ja) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電動機の制御装置 |
| JP2012151958A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Nagaoka Univ Of Technology | 電気車制御装置 |
| JP2012217231A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Fanuc Ltd | 主軸駆動用モータの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053121B2 (ja) | 2000-06-19 |
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