JPH0640751B2 - 誘導電動機駆動装置 - Google Patents
誘導電動機駆動装置Info
- Publication number
- JPH0640751B2 JPH0640751B2 JP60183404A JP18340485A JPH0640751B2 JP H0640751 B2 JPH0640751 B2 JP H0640751B2 JP 60183404 A JP60183404 A JP 60183404A JP 18340485 A JP18340485 A JP 18340485A JP H0640751 B2 JPH0640751 B2 JP H0640751B2
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- Japan
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- induction motor
- magnetic flux
- transformer
- current
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は誘導電動機駆動装置に係り、特に誘導電動機の
１次電流を磁束発生に寄与する成分とトルク発生に寄与
する成分とに分離制御する周波数変換器を用いて、周波
数変換器の出力電力をトランスを介して誘導電動機に供
給して誘導電動機を可変速運転するに好適な誘導電動機
駆動装置に関する。
１次電流を磁束発生に寄与する成分とトルク発生に寄与
する成分とに分離制御する周波数変換器を用いて、周波
数変換器の出力電力をトランスを介して誘導電動機に供
給して誘導電動機を可変速運転するに好適な誘導電動機
駆動装置に関する。
近年の技術進歩によって誘導電動機を周波数変換器を用
いて可変速運転する駆動方式として多くの種類のものが
実用化されるに至っている。これらの制御方式のうち、
直流電動機と同等の優れた制御性能が得られるものとし
て適用が拡大しているものにベクトル制御がある。誘導
電動機は励磁電流とトルクを発生する電流とが１次電流
という合成された形でしか存在せず、それぞれを独立し
て制御することができないという難点があった。ベクト
ル制御はこの１次電流を種々の制御手段により制御上分
離して独立に制御できるようにしたもので、直流他励電
動機と同様の高い制御性能を得ることができる。
いて可変速運転する駆動方式として多くの種類のものが
実用化されるに至っている。これらの制御方式のうち、
直流電動機と同等の優れた制御性能が得られるものとし
て適用が拡大しているものにベクトル制御がある。誘導
電動機は励磁電流とトルクを発生する電流とが１次電流
という合成された形でしか存在せず、それぞれを独立し
て制御することができないという難点があった。ベクト
ル制御はこの１次電流を種々の制御手段により制御上分
離して独立に制御できるようにしたもので、直流他励電
動機と同様の高い制御性能を得ることができる。
まず、ベクトル制御を行なう周波数変換器のシステムに
ついて説明する。
ついて説明する。
第４図はベクトル制御を採用した周波数変換装置による
従来の誘導電動機駆動装置の概略構成図である。周波数
変換装置には種々の種類があるが、第４図の構成では電
流形インバータを例示した。同図に示すように、この誘
導電動機駆動装置は入力交流電源を直流に整流する整流
器１、直流電流を平滑化する直流リアクトル２、直流電
流を任意の周波数の交流に変換するインバータ３、誘導
電動機４、誘導電動機４の回転速度を検出する速度セン
サ５、誘導電動機４の速度を制御する速度制御回路６、
誘導電動機４の磁束を検出する磁束検出回路７、誘導電
動器４の磁束を制御する磁束制御回路８、誘導電動機４
の１次電流基準を演算する１次電流基準演算回路９、電
流検出器１０、直流電流の大きさを制御する電流制御回
路１１、整流器１の点弧位相を制御する位相制御回路１
２、誘導電動機４の１次電流と磁束との間の角度を演算
する位相角演算回路１３、誘導電動機４のすべりを演算
するすべり演算回路１４、速度センサ５の出力信号から
誘導電動機４の回転子位置を算出する回転子位置演算回
路１５、誘導電動機４の１次電流位相を演算しインバー
タ３の出力電流位相を決定する転流制御回路１６から構
成されている。
従来の誘導電動機駆動装置の概略構成図である。周波数
変換装置には種々の種類があるが、第４図の構成では電
流形インバータを例示した。同図に示すように、この誘
導電動機駆動装置は入力交流電源を直流に整流する整流
器１、直流電流を平滑化する直流リアクトル２、直流電
流を任意の周波数の交流に変換するインバータ３、誘導
電動機４、誘導電動機４の回転速度を検出する速度セン
サ５、誘導電動機４の速度を制御する速度制御回路６、
誘導電動機４の磁束を検出する磁束検出回路７、誘導電
動器４の磁束を制御する磁束制御回路８、誘導電動機４
の１次電流基準を演算する１次電流基準演算回路９、電
流検出器１０、直流電流の大きさを制御する電流制御回
路１１、整流器１の点弧位相を制御する位相制御回路１
２、誘導電動機４の１次電流と磁束との間の角度を演算
する位相角演算回路１３、誘導電動機４のすべりを演算
するすべり演算回路１４、速度センサ５の出力信号から
誘導電動機４の回転子位置を算出する回転子位置演算回
路１５、誘導電動機４の１次電流位相を演算しインバー
タ３の出力電流位相を決定する転流制御回路１６から構
成されている。
かかる構成において、入力交流電源の交流電力は整流器
１で直流電力に変換され、直流リアクトル２で平滑化さ
れ、インバータ３で任意の周波数の交流電力に逆変換さ
れて誘導電動機４に供給され、これを可変速運動する。
誘導電動機４の回転速度は速度センサ５で検出され、速
度フィードバック信号ωｒとしてフィードバックされ
る。
１で直流電力に変換され、直流リアクトル２で平滑化さ
れ、インバータ３で任意の周波数の交流電力に逆変換さ
れて誘導電動機４に供給され、これを可変速運動する。
誘導電動機４の回転速度は速度センサ５で検出され、速
度フィードバック信号ωｒとしてフィードバックされ
る。
速度フィードバック信号ωｒは速度基準ωr *と比較さ
れ、その偏差が速度制御路６に与えられる。その結果、
誘導電動機４の速度は閉ループ制御される。速度制御回
路６の出力信号は誘導電動機４の１次電流Ｉ１のうちト
ルク発生に寄与する電流成分（以下、トルク電流と称す
る）の基準ｉ▲* 1q▼となる。
れ、その偏差が速度制御路６に与えられる。その結果、
誘導電動機４の速度は閉ループ制御される。速度制御回
路６の出力信号は誘導電動機４の１次電流Ｉ１のうちト
ルク発生に寄与する電流成分（以下、トルク電流と称す
る）の基準ｉ▲* 1q▼となる。
一方、誘導電動機４の磁束Φは誘導電動機４から直接セ
ンサ等により検出するかあるいは誘導電動機４の端子電
圧等から間接的に演算されるか、いずれかの方法を通じ
て磁束検出回路７によりフィードバックされる。磁束Φ
は磁束基準Φ＊と比較され、その偏差が磁束制御回路８
に与えられる。その結果磁束は閉ループ制御される。磁
束制御回路８の出力信号は誘導電動機４の１次電流Ｉ１
のうち磁束発生に寄与する電流成分（以下、励磁電流と
称する）の基準▲ｉ* 1d▼となる。
ンサ等により検出するかあるいは誘導電動機４の端子電
圧等から間接的に演算されるか、いずれかの方法を通じ
て磁束検出回路７によりフィードバックされる。磁束Φ
は磁束基準Φ＊と比較され、その偏差が磁束制御回路８
に与えられる。その結果磁束は閉ループ制御される。磁
束制御回路８の出力信号は誘導電動機４の１次電流Ｉ１
のうち磁束発生に寄与する電流成分（以下、励磁電流と
称する）の基準▲ｉ* 1d▼となる。
１次電流の基準Ｉ1 *はトルク電流基準▲ｉ* 1q▼と励磁
電流基準▲ｉ* 1d▼とから１次電流基準演算回路９によ
り算出される。誘導電動機４に流れる１次電流Ｉ１は整
流器１の入力側またはインバータ３の出力側に電流検出
器１０を設けて検出し、これが１次電流の基準Ｉ1 *に等
しくなるよう電流制御回路１１で制御される。電流制御
回路１１の出力信号は位相基準ＰＨＣとして位相制御回
路１２に入力され、整流器１は位相信号αにより位相制
御されて電流の大きさを制御する。
電流基準▲ｉ* 1d▼とから１次電流基準演算回路９によ
り算出される。誘導電動機４に流れる１次電流Ｉ１は整
流器１の入力側またはインバータ３の出力側に電流検出
器１０を設けて検出し、これが１次電流の基準Ｉ1 *に等
しくなるよう電流制御回路１１で制御される。電流制御
回路１１の出力信号は位相基準ＰＨＣとして位相制御回
路１２に入力され、整流器１は位相信号αにより位相制
御されて電流の大きさを制御する。
また、トルク電流基準▲ｉ* 1q▼と励磁電流基準▲ｉ* 1d
▼とから位相角演算回路１３により１次電流Ｉ１と磁束
Φとの間の角度θが算出される。さらに、トルク電流基
準▲ｉ* 1q▼と磁束Φとからすべり角θｓが算出され
る。一方、誘導電動機４の速度フィードバック信号ωｒ
を回転子位置演算回路１５により時間積分することによ
って回転子位置角θｒが算出される。１次電流Ｉ１の位
相θ１はこれら角度θ、すべり角θｓ、回転子位置角θ
ｒの和として求めることができる。
▼とから位相角演算回路１３により１次電流Ｉ１と磁束
Φとの間の角度θが算出される。さらに、トルク電流基
準▲ｉ* 1q▼と磁束Φとからすべり角θｓが算出され
る。一方、誘導電動機４の速度フィードバック信号ωｒ
を回転子位置演算回路１５により時間積分することによ
って回転子位置角θｒが算出される。１次電流Ｉ１の位
相θ１はこれら角度θ、すべり角θｓ、回転子位置角θ
ｒの和として求めることができる。
インバータ３は１次電流位相信号θ１をもとに転流制御
回路１６により転流を制御され、所定の位相で１次電流
を流す。
回路１６により転流を制御され、所定の位相で１次電流
を流す。
このように構成された周波数変換器による誘導電動機駆
動装置は誘導電動機４の１次電流をトルク電流と励磁電
流とに分離制御することができるため、直流他励電動機
と同様の高い制御性能を得られるという利点がある。一
方、このような誘導電動機駆動装置においては、誘導電
動機４の１次周波数や端子電圧を直接制御することはな
く、１次周波数は１次電流位相信号θ１の変化率として
間接的に制御され、端子電圧は励磁電流ｉ1dや誘導電動
機４の固有の特性から決まる値に間接的に制御される。
この点は従来の周波数変換器を用いた誘導電動機駆動装
置が１次周波数や電動機の端子電圧を直接制御していた
ことと比較し大きな相違点となっている。
動装置は誘導電動機４の１次電流をトルク電流と励磁電
流とに分離制御することができるため、直流他励電動機
と同様の高い制御性能を得られるという利点がある。一
方、このような誘導電動機駆動装置においては、誘導電
動機４の１次周波数や端子電圧を直接制御することはな
く、１次周波数は１次電流位相信号θ１の変化率として
間接的に制御され、端子電圧は励磁電流ｉ1dや誘導電動
機４の固有の特性から決まる値に間接的に制御される。
この点は従来の周波数変換器を用いた誘導電動機駆動装
置が１次周波数や電動機の端子電圧を直接制御していた
ことと比較し大きな相違点となっている。
一般に高圧の誘導電動機を周波数変換器を用いて駆動す
る場合、周波数変換器と誘導電動機の間に昇圧トランス
を入れることが行なわれる。この場合、誘導電動機の始
動時にトランスを磁気的に飽和させないため、１次周波
数が低くなりすぎないように下限をリミットしたり、誘
導電動機の端子電圧と１次周波数の比（Ｖ／Ｆ比）が過
大とならないようにリミットしたりすることが行なわれ
ている。
る場合、周波数変換器と誘導電動機の間に昇圧トランス
を入れることが行なわれる。この場合、誘導電動機の始
動時にトランスを磁気的に飽和させないため、１次周波
数が低くなりすぎないように下限をリミットしたり、誘
導電動機の端子電圧と１次周波数の比（Ｖ／Ｆ比）が過
大とならないようにリミットしたりすることが行なわれ
ている。
ところが、第４図に示した誘導電動機の駆動装置におい
ては、１次周波数や電動機端子電圧を直接制御していな
いため、そのままで昇圧トランスを用いた場合、磁気的
な飽和を事前に防止することができないという欠点があ
った。
ては、１次周波数や電動機端子電圧を直接制御していな
いため、そのままで昇圧トランスを用いた場合、磁気的
な飽和を事前に防止することができないという欠点があ
った。
従って、本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消
し、ベクトル制御を行なうことにより高い制御性能を有
しながらなおかつ周波数変換器と誘導電動機との間にあ
るトランスの飽和を防止し、これにより高圧の誘導電動
機にベクトル制御を適用することを可能とした誘導電動
機駆動装置を提供することにある。
し、ベクトル制御を行なうことにより高い制御性能を有
しながらなおかつ周波数変換器と誘導電動機との間にあ
るトランスの飽和を防止し、これにより高圧の誘導電動
機にベクトル制御を適用することを可能とした誘導電動
機駆動装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は誘導電動機の１次
電流を磁束発生に寄与する成分とトルク発生に寄与する
成分とに分離制御する周波数変換器と、この周波数変換
器の出力電力を電圧変換して誘導電動機に供給するトラ
ンスと、このトランスの飽和を防止するために誘導電動
機の始動時または低速時に磁束発生に寄与する成分の制
御量を低減する補正手段とを備えた誘導電動機駆動装置
を提供するものである。
電流を磁束発生に寄与する成分とトルク発生に寄与する
成分とに分離制御する周波数変換器と、この周波数変換
器の出力電力を電圧変換して誘導電動機に供給するトラ
ンスと、このトランスの飽和を防止するために誘導電動
機の始動時または低速時に磁束発生に寄与する成分の制
御量を低減する補正手段とを備えた誘導電動機駆動装置
を提供するものである。
また本発明は、誘導電動機の１次電流を磁束発生に寄与
する成分とトルク発生に寄与する成分とに分離制御する
周波数変換器と、この周波数変換器の出力電力を電圧変
換して誘導電動機に供給するトランスと、このトランス
の飽和を防止するために誘導電動器の始動時または低速
時にすべり周波数が所定の値より小さくならないように
補正する手段とを備えた誘導電動機駆動装置を提供する
ものである。
する成分とトルク発生に寄与する成分とに分離制御する
周波数変換器と、この周波数変換器の出力電力を電圧変
換して誘導電動機に供給するトランスと、このトランス
の飽和を防止するために誘導電動器の始動時または低速
時にすべり周波数が所定の値より小さくならないように
補正する手段とを備えた誘導電動機駆動装置を提供する
ものである。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る誘導電動機駆動装置の
概略構成図である。同図構成の第４図構成と異なる点
は、誘導電動機４がトランス２０を介してインバータ３
に接続されていることと、磁束基準Φ＊をある速度範囲
において弱めるべく速度フィードバック信号ωｒと速度
基準ωr *を入力すると磁束基準補正回路１７を設けたこ
とである。
概略構成図である。同図構成の第４図構成と異なる点
は、誘導電動機４がトランス２０を介してインバータ３
に接続されていることと、磁束基準Φ＊をある速度範囲
において弱めるべく速度フィードバック信号ωｒと速度
基準ωr *を入力すると磁束基準補正回路１７を設けたこ
とである。
かかる構成において、次にその作用を第２図の速度対磁
束の特性図に従って説明する。
束の特性図に従って説明する。
磁束基準Φ＊は通常の場合、速度ωｒにかかわりなく一
定（特性Ａ）かあるいは高速領域において低減される
（特性Ｂ）のが一般的である。この高速領域において磁
束基準Φ＊を低減するのは界磁弱めあるいは磁束弱め制
御として広く用いられている。これに対して、磁束基準
補正回路１７は所定の速度ωr1以下の速度の時通常の磁
束基準Φ1 *より低減した磁束基準Φ2 *まで低減するよう
な磁束補正信号Φ*1（ただし、Φ2 *＜Φ1 *）を出力する
機能を有する。誘導電動機４の始動時に磁束基準Φ＊を
Φ2 *まで低減することにより、トランス２０の飽和を防
止することができる。速度ωｒは必ずしも速度センサ５
の出力である必要はなく、速度基準ωr *を用いてもよ
い。
定（特性Ａ）かあるいは高速領域において低減される
（特性Ｂ）のが一般的である。この高速領域において磁
束基準Φ＊を低減するのは界磁弱めあるいは磁束弱め制
御として広く用いられている。これに対して、磁束基準
補正回路１７は所定の速度ωr1以下の速度の時通常の磁
束基準Φ1 *より低減した磁束基準Φ2 *まで低減するよう
な磁束補正信号Φ*1（ただし、Φ2 *＜Φ1 *）を出力する
機能を有する。誘導電動機４の始動時に磁束基準Φ＊を
Φ2 *まで低減することにより、トランス２０の飽和を防
止することができる。速度ωｒは必ずしも速度センサ５
の出力である必要はなく、速度基準ωr *を用いてもよ
い。
上述のように、トランス２０の飽和が問題となる誘導電
動機４の始動時のみ誘導電動機４の磁束を弱めることに
より、トランス２０の飽和を防止しながら誘導電動機に
ベクトル制御を適用することが可能となる。
動機４の始動時のみ誘導電動機４の磁束を弱めることに
より、トランス２０の飽和を防止しながら誘導電動機に
ベクトル制御を適用することが可能となる。
第３図は本発明の他の実施例に係る誘導電動機駆動装置
の概略構成図である。同図構成の第１図構成と異なる点
は磁束基準補正回路１７に代えてすべり補正回路１８を
設置したことである。
の概略構成図である。同図構成の第１図構成と異なる点
は磁束基準補正回路１７に代えてすべり補正回路１８を
設置したことである。
かかる構成において、次のその作用を説明する。
通常、誘導電動機４のすべり周波数ｆｓは下式の関係で
表わされる。
表わされる。
ただし、Ｔ２は誘導電動機４の２次時定数である。
ところで、すべり補正回路１８は誘導電動機４の始動時
にすべり周波数が過小となることによってトランス２０
が飽和するのを防ぐ機能を有する。つまり、始動時のみ
誘導電動機４の２次時定数Ｔ２を修正し小さくするか、
あるいはトルク電流基準▲ｉ* 1q▼を始動時のみ修正し
大きくすることによって始動時にすべり周波数ｆｓが過
小になることを防止し、結果としてトランス２０の飽和
を防止している。
にすべり周波数が過小となることによってトランス２０
が飽和するのを防ぐ機能を有する。つまり、始動時のみ
誘導電動機４の２次時定数Ｔ２を修正し小さくするか、
あるいはトルク電流基準▲ｉ* 1q▼を始動時のみ修正し
大きくすることによって始動時にすべり周波数ｆｓが過
小になることを防止し、結果としてトランス２０の飽和
を防止している。
上述のように、トランス２０の飽和が問題となる誘導電
動機４の始動時のみ誘導電動機のすべり周波数が過小と
なることを防止すべく、すべり補正回路１８を作用させ
ることにより、トランス２０の飽和を防止し、誘導電動
機４に効果的にベクトル制御を適用することが可能とな
る。
動機４の始動時のみ誘導電動機のすべり周波数が過小と
なることを防止すべく、すべり補正回路１８を作用させ
ることにより、トランス２０の飽和を防止し、誘導電動
機４に効果的にベクトル制御を適用することが可能とな
る。
なお、上記各実施例においては、周波数変換器として電
流形インバータを適用した場合を例示したが、本発明の
実施はこれに限定されるものでなく、ベクトル制御が可
能なあらゆる周波数変換器が適用可能であることはもち
ろんである。
流形インバータを適用した場合を例示したが、本発明の
実施はこれに限定されるものでなく、ベクトル制御が可
能なあらゆる周波数変換器が適用可能であることはもち
ろんである。
以上述べたように、本発明によれば、ベクトル制御によ
り高い制御性能を維持しながら、周波数変換器と誘導電
動機の間にトランスを介在させ、このトランスを飽和さ
せることなく運転を継続することを可能とした誘導電動
機駆動装置を得ることができる。
り高い制御性能を維持しながら、周波数変換器と誘導電
動機の間にトランスを介在させ、このトランスを飽和さ
せることなく運転を継続することを可能とした誘導電動
機駆動装置を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例に係る誘導電動機駆動装置の
概略構成図、 第２図は第１図の装置の動作を説明するための特性図、
第３図は本発明の他の実施例に係る誘導電動機駆動装置
の概略構成図、 第４図は従来の誘導電動機駆動装置の概略構成図であ
る。 １……整流器、３……インバータ、４……誘導電動機、
５……速度センサ、１０……電流検出器、１７……磁束
基準補正回路、１８……すべり補正回路、２０……トラ
ンス。
概略構成図、 第２図は第１図の装置の動作を説明するための特性図、
第３図は本発明の他の実施例に係る誘導電動機駆動装置
の概略構成図、 第４図は従来の誘導電動機駆動装置の概略構成図であ
る。 １……整流器、３……インバータ、４……誘導電動機、
５……速度センサ、１０……電流検出器、１７……磁束
基準補正回路、１８……すべり補正回路、２０……トラ
ンス。
Claims (2)
- 【請求項１】誘導電動機の１次電流を磁束発生に寄与す
る成分とトルク発生に寄与する成分とに分離制御する周
波数変換器と、この周波数変換器の出力電力を電圧変換
して誘導電動機に供給するトランスと、このトランスの
飽和を防止するために誘導電動機の始動時または低速時
に磁束発生に寄与する成分の制御量を低減する補正手段
とを備えたことを特徴とする誘導電動機駆動装置。 - 【請求項２】誘導電動機の１次電流を磁束発生に寄与す
る成分とトルク発生に寄与する成分とに分離制御する周
波数変換器と、この周波数変換器の出力電力を電圧変換
して誘導電動機に供給するトランスと、このトランスの
飽和を防止するために誘導電動機の始動時または低速時
にすべり周波数が所定の値より小さくならないように補
正する手段とを備えたことを特徴とする誘導電動機駆動
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60183404A JPH0640751B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 誘導電動機駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60183404A JPH0640751B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 誘導電動機駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6244089A JPS6244089A (ja) | 1987-02-26 |
| JPH0640751B2 true JPH0640751B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=16135184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60183404A Expired - Fee Related JPH0640751B2 (ja) | 1985-08-21 | 1985-08-21 | 誘導電動機駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640751B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2668245B2 (ja) * | 1988-08-24 | 1997-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 水冷エンジンのオープンデッキ型シリンダブロックにおけるウォータジャケット構造 |
| WO2022259459A1 (ja) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | ドライブ装置及び制御方法 |
-
1985
- 1985-08-21 JP JP60183404A patent/JPH0640751B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6244089A (ja) | 1987-02-26 |
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