JPH06253575A - 誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置 - Google Patents
誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置Info
- Publication number
- JPH06253575A JPH06253575A JP5042513A JP4251393A JPH06253575A JP H06253575 A JPH06253575 A JP H06253575A JP 5042513 A JP5042513 A JP 5042513A JP 4251393 A JP4251393 A JP 4251393A JP H06253575 A JPH06253575 A JP H06253575A
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- Japan
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- motor
- component current
- induction motor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘導電動機の一次電流をトルク成分電流と界
磁成分電流とに分けて夫々を個別に制御する誘導電動機
用ベクトル制御インバータ装置において、高速領域で電
動機誘起電圧がインバータ入力側電圧値に接近して電動
機のトルク成分電流が指令値に追従できなくなることを
防止することにある。 【構成】 インバータ入力電圧検出回路14を設けてこ
れによりインバータ入力電圧Viと電動機定格電圧Vr
との大きさ関係を判定し、界磁成分電流を減少させて電
動機誘起電圧の上昇を抑制させるための界磁弱め制御の
開始回転数をViが低いほど低い値となるように界磁弱
め回路15を構成する。
磁成分電流とに分けて夫々を個別に制御する誘導電動機
用ベクトル制御インバータ装置において、高速領域で電
動機誘起電圧がインバータ入力側電圧値に接近して電動
機のトルク成分電流が指令値に追従できなくなることを
防止することにある。 【構成】 インバータ入力電圧検出回路14を設けてこ
れによりインバータ入力電圧Viと電動機定格電圧Vr
との大きさ関係を判定し、界磁成分電流を減少させて電
動機誘起電圧の上昇を抑制させるための界磁弱め制御の
開始回転数をViが低いほど低い値となるように界磁弱
め回路15を構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機の一次電流
をそのトルク成分電流と界磁成分電流とに分けて制御す
るようにインバータ主回路を制御するものにおいて、高
速領域では界磁成分電流を回転数に反比例させる制御を
行なう界磁弱め手段を有する誘導電動機用ベクトル制御
インバータ装置に関する。
をそのトルク成分電流と界磁成分電流とに分けて制御す
るようにインバータ主回路を制御するものにおいて、高
速領域では界磁成分電流を回転数に反比例させる制御を
行なう界磁弱め手段を有する誘導電動機用ベクトル制御
インバータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、誘導電動機を同期電動機
や直流電動機と同様に高速応答で高精度に制御すること
を目的にベクトル制御インバータ装置が提供されてい
る。これは、誘導電動機の一次電流をトルク成分電流と
界磁成分電流(2次磁束電流成分)とにベクトル的に分
け、夫々を独立に制御する構成になっており、その一例
を図3に示す。この図3において、1はインバータ主回
路2から一次電圧が与えられる三相誘導電動機、3はこ
の誘導電動機1の回転数を検出して回転数信号Naをパ
ルスの形で出力する回転数検出器であり、その出力され
た回転数信号Naはカウンタ等の積分器4によって位相
信号即ち位置信号Paに変換される。
や直流電動機と同様に高速応答で高精度に制御すること
を目的にベクトル制御インバータ装置が提供されてい
る。これは、誘導電動機の一次電流をトルク成分電流と
界磁成分電流(2次磁束電流成分)とにベクトル的に分
け、夫々を独立に制御する構成になっており、その一例
を図3に示す。この図3において、1はインバータ主回
路2から一次電圧が与えられる三相誘導電動機、3はこ
の誘導電動機1の回転数を検出して回転数信号Naをパ
ルスの形で出力する回転数検出器であり、その出力され
た回転数信号Naはカウンタ等の積分器4によって位相
信号即ち位置信号Paに変換される。
【0003】第1の座標変換部5は、誘導電動機の一次
電流を検出するようにインバータ主回路2の出力ライン
に設けられた電流検出器6によって検出された一次電流
(相電流)をベクトル的にトルク成分電流iqと界磁成
分電流idとに分ける。このうち、トルクの成分電流i
qはフィードバック制御を目的に第1の混合器7によっ
てトルク指令信号Iqとの間の偏差がとられ、同様に界
磁成分電流idは第2の混合器9によって界磁弱め回路
8を介して与えられた磁束指令信号Idとの偏差がとら
れ、そして、これら偏差値を受けた第2の座標変換部1
0はトルク成分電流と界磁成分電流とをベクトル合成し
た一次電流を得るための相電圧指令Vaに変換する。こ
の相電圧指令Vaを受けたPWM制御部11は混合器7
及び9から出力されたトルク成分電流の偏差値及び界磁
成分電流の偏差値が夫々零になるフィードバック制御が
完成される方向にインバータ主回路2のスイッチング素
子をオンオフ制御する。
電流を検出するようにインバータ主回路2の出力ライン
に設けられた電流検出器6によって検出された一次電流
(相電流)をベクトル的にトルク成分電流iqと界磁成
分電流idとに分ける。このうち、トルクの成分電流i
qはフィードバック制御を目的に第1の混合器7によっ
てトルク指令信号Iqとの間の偏差がとられ、同様に界
磁成分電流idは第2の混合器9によって界磁弱め回路
8を介して与えられた磁束指令信号Idとの偏差がとら
れ、そして、これら偏差値を受けた第2の座標変換部1
0はトルク成分電流と界磁成分電流とをベクトル合成し
た一次電流を得るための相電圧指令Vaに変換する。こ
の相電圧指令Vaを受けたPWM制御部11は混合器7
及び9から出力されたトルク成分電流の偏差値及び界磁
成分電流の偏差値が夫々零になるフィードバック制御が
完成される方向にインバータ主回路2のスイッチング素
子をオンオフ制御する。
【0004】通常、この種のベクトル制御インバータ装
置では磁束と回転数の積に比例する二次誘起電圧が電動
機が高速になるにつれて上昇して一次側から見た内部誘
起電圧(以下単に電動機誘起電圧と称する。)が電動機
用外部電源電圧であるインバータ主回路2への入力電圧
Viに接近する方向に上昇し、その電圧差がある値以下
になると、実際の一次電流が電流指令値の上昇に追従し
て増加してすることが不可能になる電流制御限界に達
し、トルク或いは速度制御範囲の限界となる。
置では磁束と回転数の積に比例する二次誘起電圧が電動
機が高速になるにつれて上昇して一次側から見た内部誘
起電圧(以下単に電動機誘起電圧と称する。)が電動機
用外部電源電圧であるインバータ主回路2への入力電圧
Viに接近する方向に上昇し、その電圧差がある値以下
になると、実際の一次電流が電流指令値の上昇に追従し
て増加してすることが不可能になる電流制御限界に達
し、トルク或いは速度制御範囲の限界となる。
【0005】即ち、ベクトル制御が崩壊し回転速度がイ
ンバータ出力電圧のみに依存する無制御状態となる。こ
れを防止するために従来では、界磁弱め回路8を設け、
回転数が予め定められた設定値以上の領域では、界磁成
分電流が回転数の増加に反比例して減少するように磁束
指令信号Idを補正し、以て高速領域での電動機誘起電
圧の上昇度合を鈍化せしめるようにしていた。
ンバータ出力電圧のみに依存する無制御状態となる。こ
れを防止するために従来では、界磁弱め回路8を設け、
回転数が予め定められた設定値以上の領域では、界磁成
分電流が回転数の増加に反比例して減少するように磁束
指令信号Idを補正し、以て高速領域での電動機誘起電
圧の上昇度合を鈍化せしめるようにしていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところでベクトル制御
範囲を拡大するには、電流指令値が最大である最大出力
時においてもインバータ主回路2の入力電圧Viである
電動機用外部電源電圧に対して電動機誘起電圧が十分低
い理想的関係になる定格電圧をもつ電動機に設計すれば
よい。しかしそれでは、定格電圧が低くなった分、負荷
電流が増加し損失の増加化を招くと共にインバータ主回
路のスイッチング素子を大容量にしなければならない。
このため従来ではこの相反する要求を満たすため電動機
定格電圧を下げることなく外部電源電圧の方を高くする
構成とするために、インバータ主回路の可変定格電圧の
最低値が電動機定格電圧と一致する構成にしていた。こ
れは外部電源電圧に大きな余裕を与える使用態様である
から明らかに低効率利用となり不経済な電源設備と言え
る。
範囲を拡大するには、電流指令値が最大である最大出力
時においてもインバータ主回路2の入力電圧Viである
電動機用外部電源電圧に対して電動機誘起電圧が十分低
い理想的関係になる定格電圧をもつ電動機に設計すれば
よい。しかしそれでは、定格電圧が低くなった分、負荷
電流が増加し損失の増加化を招くと共にインバータ主回
路のスイッチング素子を大容量にしなければならない。
このため従来ではこの相反する要求を満たすため電動機
定格電圧を下げることなく外部電源電圧の方を高くする
構成とするために、インバータ主回路の可変定格電圧の
最低値が電動機定格電圧と一致する構成にしていた。こ
れは外部電源電圧に大きな余裕を与える使用態様である
から明らかに低効率利用となり不経済な電源設備と言え
る。
【0007】本発明の目的は、電動機用外部電源電圧の
大きさと電動機定格電圧との差である電源電圧余裕を拡
大することなくベクトル制御による広い電流制御範囲を
確保し得る誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置を
提供することを目的とする。
大きさと電動機定格電圧との差である電源電圧余裕を拡
大することなくベクトル制御による広い電流制御範囲を
確保し得る誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による誘導電動機
用ベクトル制御インバータ装置は、誘導電動機の一次電
流をトルク成分電流と界磁成分電流とに分けて夫々を個
別に制御するベクトル制御手段と電動機の回転数が設定
回転数を越えたとき界磁成分電流を回転数の増加に従い
低下させる界磁弱め手段と、前記設定回転数を電動機用
外部電源電圧が低いほど低い値にする補正手段とからな
る。
用ベクトル制御インバータ装置は、誘導電動機の一次電
流をトルク成分電流と界磁成分電流とに分けて夫々を個
別に制御するベクトル制御手段と電動機の回転数が設定
回転数を越えたとき界磁成分電流を回転数の増加に従い
低下させる界磁弱め手段と、前記設定回転数を電動機用
外部電源電圧が低いほど低い値にする補正手段とからな
る。
【0009】また具体的には、このベクトル制御インバ
ータ装置は、誘導電動機に一次電圧を供給するためのイ
ンバータ主回路と、このインバータ主回路から前記誘導
電動機に供給される一次電流をトルク成分電流と界磁成
分電流とに分けそれぞれをトルク指令信号及び磁束指令
信号によって制御する手段と、前記電動機の回転数を検
出する回転数検出手段と、この回転数検出手段から与え
られる回転数信号が設定回転数を越えたとき界磁成分電
流を回転数の増加に従い低下させる界磁弱め手段と、前
記インバータ主回路への入力電圧を検出する電圧検出手
段と、その検出された電圧が低いほど前記設定回転数を
低くする補正手段とからなる。
ータ装置は、誘導電動機に一次電圧を供給するためのイ
ンバータ主回路と、このインバータ主回路から前記誘導
電動機に供給される一次電流をトルク成分電流と界磁成
分電流とに分けそれぞれをトルク指令信号及び磁束指令
信号によって制御する手段と、前記電動機の回転数を検
出する回転数検出手段と、この回転数検出手段から与え
られる回転数信号が設定回転数を越えたとき界磁成分電
流を回転数の増加に従い低下させる界磁弱め手段と、前
記インバータ主回路への入力電圧を検出する電圧検出手
段と、その検出された電圧が低いほど前記設定回転数を
低くする補正手段とからなる。
【0010】
【作用】誘起電動機の回転数がベクトル制御によって界
磁弱めを開始する設定回転数以上の領域に達すると、界
磁弱め手段によって界磁成分電流が回転数に反比例する
関係に減少され、回転数上昇の割には二次誘起電圧によ
る電動機誘起電圧の上昇度合が鈍化され、外部電源電圧
に余裕が保有されることからベクトル制御可能範囲が拡
大される。その構成において、外部電源電圧に変更を生
じた場合、例えばインバータ主回路に入力電圧Viを与
える外部電源の出力電圧仕様の変化に伴いViが変化し
た場合は、そのViの変化が電圧検出手段によって検出
され、界磁弱め開始のための設定回転数を検出電圧が低
いほど低くする方向に補正する制御がなされる。この補
正の結果、外部電源電圧の高低に応じて所要の電源電圧
余裕が自動的に維持される。
磁弱めを開始する設定回転数以上の領域に達すると、界
磁弱め手段によって界磁成分電流が回転数に反比例する
関係に減少され、回転数上昇の割には二次誘起電圧によ
る電動機誘起電圧の上昇度合が鈍化され、外部電源電圧
に余裕が保有されることからベクトル制御可能範囲が拡
大される。その構成において、外部電源電圧に変更を生
じた場合、例えばインバータ主回路に入力電圧Viを与
える外部電源の出力電圧仕様の変化に伴いViが変化し
た場合は、そのViの変化が電圧検出手段によって検出
され、界磁弱め開始のための設定回転数を検出電圧が低
いほど低くする方向に補正する制御がなされる。この補
正の結果、外部電源電圧の高低に応じて所要の電源電圧
余裕が自動的に維持される。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図2及び図
3を参照して説明する。インバータ主回路2の入力側と
このインバータ主回路2に入力電圧Viを与える外部電
源(直流電源)12との間の電源母線13に電圧検出回
路14を設けている。この電圧検出回路14は分圧抵抗
回路14aにより得られる電圧信号と誘導電動機1につ
いて予め定められた所定の標準値である定格電圧Vrと
を比較する比較回路14bとからなり、その検出電圧信
号はVi=Vr、Vi<Vr、Vi>Vrを識別する電
圧レベル識別信号Vdとなる。
3を参照して説明する。インバータ主回路2の入力側と
このインバータ主回路2に入力電圧Viを与える外部電
源(直流電源)12との間の電源母線13に電圧検出回
路14を設けている。この電圧検出回路14は分圧抵抗
回路14aにより得られる電圧信号と誘導電動機1につ
いて予め定められた所定の標準値である定格電圧Vrと
を比較する比較回路14bとからなり、その検出電圧信
号はVi=Vr、Vi<Vr、Vi>Vrを識別する電
圧レベル識別信号Vdとなる。
【0012】一方、界磁弱め回路15には、電動機回転
数Nと混合器9に与えられる界磁成分電流Idとの間に
図2に示す界磁弱め特性が与えられている。ここで特性
曲線L1はVi<Vrのとき、L2はVi=Vrのと
き、L3はVi>Vrのときに夫々電圧検出回路14か
ら出力された電圧レベル識別信号Vdによって選択され
る(この選択手段が補正手段である)。また、図2に示
す界磁弱め特性により示されるように、界磁弱め動作の
開始回転数である補正制御の開始回転数(設定回転数)
は、Vi<VrではN=N1、Vi=VrではN=N
2、及びVi>VrではN=N3としている。その他の
構成は図3に示すものと同一であり、図1中、図3と同
一部分に同一符号を付し、説明を省略する。
数Nと混合器9に与えられる界磁成分電流Idとの間に
図2に示す界磁弱め特性が与えられている。ここで特性
曲線L1はVi<Vrのとき、L2はVi=Vrのと
き、L3はVi>Vrのときに夫々電圧検出回路14か
ら出力された電圧レベル識別信号Vdによって選択され
る(この選択手段が補正手段である)。また、図2に示
す界磁弱め特性により示されるように、界磁弱め動作の
開始回転数である補正制御の開始回転数(設定回転数)
は、Vi<VrではN=N1、Vi=VrではN=N
2、及びVi>VrではN=N3としている。その他の
構成は図3に示すものと同一であり、図1中、図3と同
一部分に同一符号を付し、説明を省略する。
【0013】上記構成の動作を述べると、誘導電動機1
の回転数がトルク指令信号Iq及び磁束指令信号Idに
基く指令値に一致するようにベクトル制御されるフィー
ドバック制御において、外部電源電圧Viが電圧検出回
路14によってVrよりも低いと判定されたときは、電
圧レベル識別信号VdによってL1で示す界磁弱め特性
が選択され、電動機回転数NがN1以上の領域に移行す
るとIdがNと反比例して変化するように補正され、こ
の結果、磁束が減少されて電動誘起機電圧Veの上昇度
合が図2に示す如く鈍化され、従って、Veに対して
Viが所定値大きい状態、換言すれば誘導電動機1のト
ルク成分電流を供給し得る電圧状態がNの増大にもかか
わらず維持され、ベクトル制御可能範囲が拡大される。
Vi=Vrと判定されたときは、界磁弱め開始回転数が
N1よりも高いN2に変化され、Vi>Vrと判定され
たときはN2よりも高いN3に変化される。
の回転数がトルク指令信号Iq及び磁束指令信号Idに
基く指令値に一致するようにベクトル制御されるフィー
ドバック制御において、外部電源電圧Viが電圧検出回
路14によってVrよりも低いと判定されたときは、電
圧レベル識別信号VdによってL1で示す界磁弱め特性
が選択され、電動機回転数NがN1以上の領域に移行す
るとIdがNと反比例して変化するように補正され、こ
の結果、磁束が減少されて電動誘起機電圧Veの上昇度
合が図2に示す如く鈍化され、従って、Veに対して
Viが所定値大きい状態、換言すれば誘導電動機1のト
ルク成分電流を供給し得る電圧状態がNの増大にもかか
わらず維持され、ベクトル制御可能範囲が拡大される。
Vi=Vrと判定されたときは、界磁弱め開始回転数が
N1よりも高いN2に変化され、Vi>Vrと判定され
たときはN2よりも高いN3に変化される。
【0014】これは、外部電源電圧Viが低くなるほ
ど、即ち、電動機定格電圧に対する外部電源電圧の余裕
が小さくなるほど界磁弱め開始用設定回転数を下げてい
ることなので、ベクトル制御可能範囲が外部電源電圧の
低下によって減少されることが回避される。これはま
た、誘導電動機の定格電圧を外部電源電圧Viに従来以
上に接近した状態で運転できることを意味し、それだけ
負荷電流が減少するから損失の減少及びインバータ用ス
イッチング素子の小容量化を期待できる。尚、上記説明
中、反比例という用語は直線的変化特性に限定する意味
ではないことを勿論である。
ど、即ち、電動機定格電圧に対する外部電源電圧の余裕
が小さくなるほど界磁弱め開始用設定回転数を下げてい
ることなので、ベクトル制御可能範囲が外部電源電圧の
低下によって減少されることが回避される。これはま
た、誘導電動機の定格電圧を外部電源電圧Viに従来以
上に接近した状態で運転できることを意味し、それだけ
負荷電流が減少するから損失の減少及びインバータ用ス
イッチング素子の小容量化を期待できる。尚、上記説明
中、反比例という用語は直線的変化特性に限定する意味
ではないことを勿論である。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、電動機定格電圧に対す
る外部電源電圧の大きさの余裕を予め必要以上に大きく
拡大しておくことなくベクトル制御可能範囲を広く確保
でき、及び電動機定格電圧を高くして使用できるから負
荷電流損失の減少化とインバータ用スイッチング素子の
小容量化を図り得、更に外部電源に与える電圧余裕度が
縮小するに伴い高効率利用となり経済的に有利になる。
る外部電源電圧の大きさの余裕を予め必要以上に大きく
拡大しておくことなくベクトル制御可能範囲を広く確保
でき、及び電動機定格電圧を高くして使用できるから負
荷電流損失の減少化とインバータ用スイッチング素子の
小容量化を図り得、更に外部電源に与える電圧余裕度が
縮小するに伴い高効率利用となり経済的に有利になる。
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図
【図2】一実施例における界磁弱め特性及び電動機誘起
電圧特性を示す図
電圧特性を示す図
【図3】従来例を示す図1相当図
図中、1は誘導電動機、2はインバータ主回路、3は回
転数検出器、5は第1の座標変換部、7は第1の混合
器、9は第2の混合器、10は第2の座標変換部、11
はPWM制御部、12は外部電源、14は電圧検出回
路、15は界磁弱め回路である。
転数検出器、5は第1の座標変換部、7は第1の混合
器、9は第2の混合器、10は第2の座標変換部、11
はPWM制御部、12は外部電源、14は電圧検出回
路、15は界磁弱め回路である。
Claims (2)
- 【請求項1】 誘導電動機の一次電流をトルク成分電流
と界磁成分電流とに分けて夫々を個別に制御するベクト
ル制御手段と電動機の回転数が設定回転数を越えたとき
界磁成分電流を回転数の増加に従い低下させる界磁弱め
手段と、前記設定回転数を電動機用外部電源電圧が低い
ほど低い値にする補正手段とからなる誘導電動機用ベク
トル制御インバータ装置。 - 【請求項2】 誘導電動機に一次電圧を供給するための
インバータ主回路と、このインバータ主回路から前記誘
導電動機に供給される一次電流をトルク成分電流と界磁
成分電流とに分けそれぞれをトルク指令信号及び磁束指
令信号によって制御する手段と、前記電動機の回転数を
検出する回転数検出手段と、この回転数検出手段から与
えられる回転数信号が設定回転数を越えたとき界磁成分
電流を回転数の増加に従い低下させる界磁弱め手段と、
前記インバータ主回路への入力電圧を検出する電圧検出
手段と、その検出された電圧が低いほど前記設定回転数
を低くする補正手段とからなる誘導電動機用ベクトル制
御インバータ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5042513A JPH06253575A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5042513A JPH06253575A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06253575A true JPH06253575A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12638157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5042513A Pending JPH06253575A (ja) | 1993-03-03 | 1993-03-03 | 誘導電動機用ベクトル制御インバータ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06253575A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0711608A1 (en) * | 1994-11-10 | 1996-05-15 | Nkk Corporation | Screw decanter centrifuge |
| KR100639606B1 (ko) * | 2001-07-19 | 2006-10-27 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 세탁기 모터 구동 장치 |
| US7679311B2 (en) | 2007-06-29 | 2010-03-16 | Caterpillar Inc. | System and method for dynamic field weakening |
| JP2013076333A (ja) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Daikin Industries Ltd | 油圧ユニット |
| JP2017200372A (ja) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | モータ駆動装置および電力貯蔵装置 |
| JP2020198679A (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | ファナック株式会社 | モータ制御装置及び工作機械 |
-
1993
- 1993-03-03 JP JP5042513A patent/JPH06253575A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5681256A (en) * | 1994-11-10 | 1997-10-28 | Nkk Corporation | Screw decanter centrifuge having a speed-torque controller |
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