JPH06351277A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents

誘導電動機のベクトル制御装置

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JPH06351277A
JPH06351277A JP5139683A JP13968393A JPH06351277A JP H06351277 A JPH06351277 A JP H06351277A JP 5139683 A JP5139683 A JP 5139683A JP 13968393 A JP13968393 A JP 13968393A JP H06351277 A JPH06351277 A JP H06351277A
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Takashi Kodama
貴志 小玉
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘導電動機をベクトル制御するのに、励磁電
流及び定格トルク電流の設定を確実、容易にする。 【構成】 励磁電流指令IOと、誘導機の定格トルク電
流値に対する比率として求めるトルク電流指令ITとか
ら誘導機をベクトル制御するにおいて、励磁電流指令I
0は誘導電動機の一次インダクタンスL1と、この電動機
の基底速度で無負荷時の端子電圧V0及び一次周波数Fn
から励磁電流設定部11で設定し、トルク電流指令IT
を求めるための定格トルク電流値は誘導電動機の定格出
力Powerと一次インダクタンスL1と励磁インダクタン
スM’及び前記端子電圧V0から定格トルク電流設定部
12で設定する。

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
制御装置における励磁電流指令値と定格トルク電流の設
定に関する。
【0002】
【従来の技術】図3に従来例のベクトル制御装置を示
す。誘導電動機1の速度制御部2は、速度指令ω*と速
度検出部3からの速度検出値ωrの偏差から比例積分演
算によってトルク電流指令ITを得る。
【0003】トルク電流指令ITとこれに直交させる励
磁電流指令I0は、一次角周波数ω1に同期して回転する
d−q軸座標系での指令値となり、両指令と誘導電動機
1の二次時定数(τ2)からすべり周波数演算部4にす
べり周波数ωSを求める。
【0004】すべり周波数ωSは、誘導電動機1の速度
検出値ωrと加算されて一次角速度ω1に変換され、さら
に角速度ω1は積分演算部5によって積分されて位相角
θOとして求められる。
【0005】電流制御部6はトルク電流指令IT及び励
磁電流指令I0に対して夫々のトルク電流検出値ITFB
び励磁電流検出値IOFBとの偏差から比例積分演算によ
る演算を行い、回転座標のトルク軸電圧VTと励磁軸電
圧VOを得る。
【0006】トルク電流検出値ITFB及び励磁電流検出
値IOFBは誘導電動機1の二相電流検出値から演算され
る。
【0007】電流制御部6からの電圧制御信号VO,VT
は座標変換部7によって固定座標の三相電圧VU,VV
Wに変換され、PWMインバータ8の出力電圧制御信
号にされる。
【0008】ここで、励磁電流指令値I0は、誘導電動
機の定格トルク電流に従って設定される。また、トルク
電流指令値ITは、速度制御部2の演算結果に定格トル
ク電流に対する比率演算を行って得る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のベクトル制御装
置において、励磁電流指令値I0及び定格トルク電流値
は設定入力データとして与えられ、一般に誘導電動機の
定格電流(設計値)に対する比率で与えられる。
【0010】しかし、設定入力される励磁電流値及び定
格トルク電流値と実機電動機の定格電流値と設計値に誤
差があると、その誤差に比例してトルク出力に誤差が発
生する。
【0011】この課題には、実機毎に励磁電流及び定格
トルク電流の両設定値を調整することで対処している
が、これには使用する誘導電動機を実負荷運転や無負荷
試験を行ってトルク計測や各種定数算出を必要とし、設
定値の算出に多くの手間を必要とする。
【0012】この手間は、同じ誘導電動機でもその減定
格運転を行うときに再度各計測を必要とすることにな
る。
【0013】また、励磁インダクタンスや漏れインダク
タンスの計測に実機定数とに誤差があると、この誤差に
は再度の設定変更が必要となるが、この調整後には励磁
電流指令及びトルク電流指令の基準となる定格トルク電
流データを再度調整する必要があり、調整の手間は大き
い。
【0014】本発明の目的は、励磁電流及び定格トルク
電流の設定を確実、容易にするベクトル制御装置を提供
することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、誘導電動機のベクトル制御装置におい
て、誘導電動機の励磁電流指令I0は誘導電動機の一次
インダクタンスL1と、この電動機の基底速度で無負荷
時の端子電圧V0及び一次周波数Fnから次式
【0016】
【数3】
【0017】に従って設定し、誘導電動機のトルク電流
指令ITを求めるための定格トルク電流値I2は誘導電動
機の定格出力Powerと一次インダクタンスL1と励磁イ
ンダクタンスM’及び前記端子電圧V0から次式
【0018】
【数4】
【0019】に従って設定することを特徴とする。
【0020】
【作用】(1)励磁電流の演算 ベクトル制御された誘導電動機において、トルク電流が
零の場合の電圧電流方程式は、下記(1)、(2)式で
表せる。
【0021】
【数5】 V1d=R1・I1d ……(1) V1q=(Lσ+M’)ω1・I1d ……(2) V1d;一次d軸巻線電圧 R1;一次巻線抵抗 V1q;一次q軸巻線電圧 Lσ;等価漏れインダクタ
ンス I1d;励磁電流 M’;等価励磁インダクタ
ンス ω1;一次角周波数 ところで、一次角周波数ω1に同期して回転するd−q
軸座標系で表された誘導電動機電圧V1d、V1qを三相交
流量の電圧V1で表すと下記(3)、(4)式になる。
【0022】
【数6】
【0023】また、d−q軸座標系で表された励磁電流
1dを三相交流量I0で表すと下記(5)式になる。
【0024】
【数7】
【0025】上記(2)、(4)、(5)式より、誘導電
動機の電圧V1は下記(6)式になる。
【0026】
【数8】
【0027】ここで、誘導電動機が基底速度で無負荷の
場合を考え、この時の電圧をV0とし、一次周波数波は
定格周波数Fnで近似する。すると、(6)式より励磁
電流I0は下記(7)式で求まる。
【0028】
【数9】
【0029】 V0;基底速度で無負荷時の電動機端子電圧(V) L1;一次インダクタンス(H) また、(5)式からd−q軸座標系での励磁電流I1d
下記(8)式又は(9)式のようになる。
【0030】
【数10】
【0031】従って、本発明は、励磁電流を(7)式又
は(8)、(9)式に従って定数L1と端子電圧V0及び
一次角周波数ω0から求め、これを励磁電流設定値とす
る。
【0032】(2)定格トルク電流の演算 誘導電動機の出力Power及びトルクTの算出式は、夫々
下記(10)、(11)式になる。
【0033】
【数11】
【0034】Pole;極数 (11)式を(10)式に代入して整理すると、誘導電
動機の出力は(12)式のようになる。
【0035】
【数12】 Power=(2πf・M’・I1d・I1q) ……(12) Power;誘導電動機出力(W) I1d;励磁電流
(A) f;一次周波数(HZ) I1q;トルク電流
(A) ここで、d−q軸座標系で表された励磁電流I1d、トル
ク電流I1qを三相交流量の励磁電流I0及びトルク電流
2で表すと(13)、(14)式になる。
【0036】
【数13】
【0037】この(13)、(14)式を(12)式に
代入すると、誘導電動機の出力は(15)式で表せる。
【0038】
【数14】 Power=3・(2πf・M’)I0・I2 =3・Vm・I2 ……(15) この(15)式のVmは、図1に示す誘導機のT−I型
等価回路の励磁インダクタンスM’に誘起される電圧
(相電圧)に相当する。
【0039】ここで、基底速度で無負荷時の誘導電動機
の端子電圧をV0とすると、V0は等価励磁インダクタン
スM’と等価漏れインダクタンスLσによってほぼ分圧
されるため、Vmは(16)式のように表せる。
【0040】
【数15】
【0041】上記(16)式を(15)式に代入し、
M’+Lσ=L1とすると、誘導電動機の出力は次式に
なる。
【0042】
【数16】
【0043】従って、(17)式より定格トルク電流I
2は下記(18)式で求まる。
【0044】
【数17】
【0045】また、d−q軸座標系での定格トルク電流
1qは、(19)式にて求めることができる。
【0046】
【数18】
【0047】従って、本発明は、定格トルク電流を(1
8)式又は(19)式に従って定数L1と端子電圧V0
び等価励磁インダクタンスM’から求め、これをトルク
電流指令を求めるための定格トルク電流設定値とする。
【0048】
【実施例】図2は本発明の一実施例を示す要部ブロック
図である。同図が図3と異なる部分は、励磁電流設定値
0を前記(8)又は(9)式の演算で求める励磁電流
設定部11と、定格トルク電流を前記(19)式の演算
で求める定格トルク電流設定部12とを設けた点にあ
る。
【0049】これら設定部11、12は、d−q軸座標
系での演算と設定を行う。
【0050】従って、励磁電流指令の演算には、誘導電
動機の無負荷電圧値V0と基底速度で無負荷時の一次周
波数Fnと一次インダクタンスL1から実機に応じた設定
ができる。
【0051】また、定格トルク電流の演算には、誘導電
動機の定格出力Powerと等価励磁インダクタンスM’及
び無負荷電圧V0から実機に応じた設定ができる。
【0052】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、誘導電
動機の励磁電流指令I0は誘導電動機の一次インダクタ
ンスL1と、この電動機の基底速度で無負荷時の端子電
圧V0及び一次周波数Fnから設定し、トルク電流指令I
Tを求めるための定格トルク電流値は誘導電動機の定格
出力Powerと一次インダクタンスL1と励磁インダクタ
ンスM’及び前記端子電圧V0から設定するようにした
ため、以下の効果がある。
【0053】(1)励磁電流指令値及び定格トルク電流
値の算出は互いに独立しており、定格時のトルク電流値
を電動機の定格出力値に応じて算出するため、例えば電
動機の定格出力値の設定変更のみで設定値の変更がで
き、電動機の減定格運転のための設定が容易になる。
【0054】(2)従来、励磁インダクタンス及び漏れ
インダクタンスの設定データと実機定数とに誤差がある
場合、これらのデータ変更と共に、調整終了後には励磁
電流指令及びトルク電流指令値の基準となる定格トルク
電流データを再度調整する必要がある。この点、本発明
では定数データの変更で自動的に励磁電流指令と定格ト
ルク電流値の変更がなされ、調整が簡単になる。
【0055】(3)従来、励磁電流指令値及び定格トル
ク電流値は、電動機の定格電流(設計値)に対する比率
データで設定入力する場合、実機の定格電流値と設計値
の誤差が励磁電流指令値及び定格トルク電流値の誤差と
なるが、本発明では励磁電流指令値及び定格トルク電流
値の算出に電動機の定格電流値を用いないため誤差の発
生が無くなる。
【0056】(4)励磁インダクタンス又は漏れインダ
クタンスの設定値と実機定数とに誤差がある場合にも無
負荷時の電動機電圧は設定値通りに制御され、従来の両
インダクタンス調整に比して調整が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】誘導機のT−I型等価回路。
【図2】本発明の一実施例を示す要部ブロック図。
【図3】ベクトル制御装置の構成例。
【符号の説明】
1…誘導電動機 2…速度制御部 4…すべり演算部 6…電流制御部 11…励磁電流設定部 12…定格トルク電流設定部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導電動機のベクトル制御装置におい
    て、 誘導電動機の励磁電流指令I0は誘導電動機の一次イン
    ダクタンスL1と、この電動機の基底速度で無負荷時の
    端子電圧V0及び一次周波数Fnから次式 【数1】 に従って設定し、 誘導電動機のトルク電流指令ITを求めるための定格ト
    ルク電流値I2は誘導電動機の定格出力Powerと一次イ
    ンダクタンスL1と励磁インダクタンスM’及び前記端
    子電圧V0から次式 【数2】 に従って設定することを特徴とする誘導電動機のベクト
    ル制御装置。
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