JPH0687674B2 - Induction motor speed / flux control device - Google Patents
Induction motor speed / flux control deviceInfo
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- JPH0687674B2 JPH0687674B2 JP61239376A JP23937686A JPH0687674B2 JP H0687674 B2 JPH0687674 B2 JP H0687674B2 JP 61239376 A JP61239376 A JP 61239376A JP 23937686 A JP23937686 A JP 23937686A JP H0687674 B2 JPH0687674 B2 JP H0687674B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は誘導電動機の固定子巻線に可変電圧・可変周
波数の電圧源を接続し、この電圧源の電圧と周波数を操
作する誘導電動機の速度・磁束制御装置に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention relates to an induction motor for operating a voltage and a frequency of the voltage source by connecting a voltage source of a variable voltage and a variable frequency to a stator winding of the induction motor. The present invention relates to a speed / flux control device.
周知のとおり、今日の誘導電動機の速度・磁束制御装置
は、いわゆる「ベクトル制御」による制御方式が主流と
なっており、我が国においては昭和58年の電気学会全国
大会のシンポジウムにおいて、この「ベクトル制御」が
総括されている。第2図は、このシンポジウムにおいて
総括され、また一般的に論じられている「すべり周波数
形ベクトル制御」の基本回路構成の一例を示す図であ
る。図において1は例えばサイクロコンバータ等の可変
電圧、可変周波数の電力変換器であって、通常の電源系
統の交流電力を所望の電圧、周波数に変換して誘導電動
機2の固定子巻線に供給する。3は誘導電動機2の回転
子角速度検出器である。4は固定子巻線に流れこむ3相
交流電流I1U,I1V,I1Wを検出する電流検出器、5は3相
−2相変換器で、この3相−2相変換器5によって3相
交流電流I1U,I1V,I1Wを上記固定子巻線に印加される交
流電圧の周波数w1と同期して回転する2軸の回転座標系
(d−q座標系)での値、すなわち固定子巻線電流I1d,
I1qに変換する。6はd−q座標系での固定子巻線電流I
1d,I1qと固定子巻線電圧V1d,V1qから回転子に鎖交する
磁束Φ2d,Φ2qを算出する磁束演算器、7はd−q座標
系における電力変換器1の発生すべき電圧指令値を実際
の3相瞬時値V1U,V1V,V1Wに変換する2相−3相変換器
である。8はd軸電流コントローラで、これは固定子巻
線電流のd軸成分指令値11d*とその実際値I1dとの差を
増幅して指令値どおりの電流を流そうとするためのもの
である。9は同じくq軸電流コントローラで、固定子巻
線電流のq軸成分について制御するものである。29は回
転子巻線鎖交磁束のd軸成分Φ2dを所望の値Φ2d*に制
御するための磁束コントローラ、30は回転子角速度wrを
所望の値wr*に制御するための速度コントローラであ
る。31は除算器、32は係数器でこれら除算器31および係
数器32によってすべり周波数指令ws*を算出している。
また、22,24,26,27,28は加算器あるいは減算器である。As is well known, today's speed / flux control devices for induction motors are dominated by the so-called "vector control" control method. In Japan, this "vector control" was held at a symposium at the National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan in 1983. Is summarized. FIG. 2 is a diagram showing an example of a basic circuit configuration of “slip frequency type vector control” summarized and generally discussed in this symposium. In the figure, reference numeral 1 denotes a variable voltage, variable frequency power converter such as a cycloconverter, which converts the AC power of a normal power supply system into a desired voltage and frequency and supplies it to a stator winding of an induction motor 2. . Reference numeral 3 is a rotor angular velocity detector of the induction motor 2. Reference numeral 4 is a current detector for detecting three-phase alternating currents I 1U , I 1V , I 1W flowing into the stator winding, and 5 is a three-phase to two-phase converter. Values in a two-axis rotating coordinate system (dq coordinate system) that rotates the phase alternating currents I 1U , I 1V , I 1W in synchronization with the frequency w 1 of the alternating voltage applied to the stator windings, That is, the stator winding current I 1 d,
Convert to I 1 q. 6 is the stator winding current I in the dq coordinate system
A magnetic flux calculator that calculates the magnetic flux Φ 2 d, Φ 2 q that links the rotor from 1 d, I 1 q and the stator winding voltage V 1 d, V 1 q, and 7 is the power in the dq coordinate system. It is a two-phase to three-phase converter that converts the voltage command value to be generated by the converter 1 into the actual three-phase instantaneous values V1U , V1V , V1W . 8 is a d-axis current controller, which amplifies the difference between the d-axis component command value 1 1 d * of the stator winding current and its actual value I 1 d to try to flow the current according to the command value. belongs to. Similarly, a q-axis current controller 9 controls the q-axis component of the stator winding current. 29 is a magnetic flux controller for controlling the d-axis component Φ 2 d of the rotor magnetic flux linkage to a desired value Φ 2 d * , 30 is a speed for controlling the rotor angular speed wr to a desired value wr * The controller. Reference numeral 31 is a divider, and 32 is a coefficient unit, and the slip frequency command ws * is calculated by the divider 31 and the coefficient unit 32.
Further, 22, 24, 26, 27, 28 are adders or subtractors.
次に動作について説明する。まず電流制御系について説
明する。誘導電動機2の固定子巻線に流れこむ3相交流
電流I1U,I1V,I1Wは電流検出器4により検出される。3
相−2相変換器5は3相交流電流I1U,I1V,I1Wを固定子
巻線に印加される3相交流電圧V1U,V1V,V1Wの周波数w1
に同期して回転する2軸の直交座標系、(d−q座標
系)から見た固定子巻線電流I1d,I1qに変換する、I1U,I
1V,I1WからI1d,I1qへの変換は θ1=∫w1dt …(1) で行われる。d軸電流コントローラ8は固定子巻線d軸
電流指令値I1d*と(1)(2)式で求めた固定子巻線
電流I1dとの差を増幅し、固定子巻線電圧のd軸電圧指
令値V1dを出力する。同様にしてq軸成分についてもq
軸電流コントローラ9によってq軸電圧指令値V1qを出
力する。d軸電圧指令値V1dとq軸電圧指令値V1qとは2
相−3相変換器7によって実際の3相瞬時電圧V1U,V1V,
V1Wに変換される。V1d,V1qからV1U,V1V,V1Wへの変換は で行われる。これによって得られた3相瞬時電圧V1U,V
1V,V1Wが実際に電力変換器1から発生され、所望の電流
を流すことができる。次にすべり周波数演算について説
明する。上述の電流制御系が十分高速に動作していると
すれば11d*=I1d,I1q*=I1qと見なせる。この時固定
子巻線電流I1d,I1qを入力とみた時の誘導電動機2のシ
ステムの状態方程式は下式となる。2 d=−αΦ2d+wsΦ2q+βI1d …(4)2 q=−αΦ2q−wsΦ2d+βI1q …(5) r=γ(I1qΦ2d−I1dΦ2q) …(6) ここでα,β,γは誘導電動機2によって決まる定数で
ある。Φ2dはd軸成分の回転子巻線鎖交磁束(以下d軸
成分磁束という)、Φ2dはq軸成分の回転子巻線鎖交磁
束(以下q軸成分磁束という)であり、wrは回転子角速
度、wsはすべり周波数で ws=w1−wr …(7) である。いま、もし とすると(5)式は2 q=−αΦ2q …(9) となる。α>0なのでq軸成分磁束Φ2qは時間がたつに
つれてゼロに近づいていく。こうしてある時刻の後はΦ
2q=0と見なせる。除算器31と係数器32によってすべり
周波数wsの指令値wS *が(8)式に基づいて計算され
る。加算器26によってすべり周波数指令値wS *と回転子
角速度wrが加算され、固定子巻線に印加される交流電圧
周波数w1が計算され、2相−3相変換器7と電力変換器
1によって実際に誘導電動機2に周波数w1の交流電圧が
印加される。Next, the operation will be described. First, the current control system will be described. The three-phase AC currents I 1U , I 1V , I 1W flowing into the stator windings of the induction motor 2 are detected by the current detector 4. Three
The phase-to-two-phase converter 5 has a frequency w 1 of a three-phase AC voltage V 1U , V 1V , V 1W applied to the stator winding with a three-phase AC current I 1U , I 1V , I 1W.
Two-axis Cartesian coordinate system that rotates in synchronism with, and converted into stator winding current I 1 d, I 1 q viewed from (dq coordinate system), I 1U , I
The conversion from 1V , I 1W to I 1 d, I 1 q is θ 1 = ∫w 1 dt (1) Done in. The d-axis current controller 8 amplifies the difference between the stator winding d-axis current command value I 1 d * and the stator winding current I 1 d obtained by the equations (1) and (2) to obtain the stator winding voltage. The d-axis voltage command value V 1 d of is output. Similarly, for the q-axis component, q
The q-axis voltage command value V 1 q is output by the axis current controller 9. The d-axis voltage command value V 1 d and the q-axis voltage command value V 1 q are 2
The actual three-phase instantaneous voltage V 1U , V 1V ,
Converted to V 1W . The conversion from V 1 d, V 1 q to V 1U , V 1V , V 1W is Done in. Three-phase instantaneous voltage V 1U , V obtained by this
1V and V1W are actually generated from the power converter 1 so that a desired current can flow. Next, the slip frequency calculation will be described. If the above current control system is operating at a sufficiently high speed, it can be regarded as 1 1 d * = I 1 d, I 1 q * = I 1 q. At this time, the state equation of the system of the induction motor 2 when the stator winding currents I 1 d and I 1 q are regarded as inputs is as follows. 2 d = −αΦ 2 d + wsΦ 2 q + βI 1 d (4) 2 q = −αΦ 2 q−wsΦ 2 d + βI 1 q (5) r = γ (I 1 qΦ 2 d−I 1 dΦ 2 q)… ( 6) Here, α, β, γ are constants determined by the induction motor 2. Φ 2 d is the d-axis component rotor winding linkage magnetic flux (hereinafter referred to as d-axis component magnetic flux), Φ 2 d is the q-axis component rotor winding linkage magnetic flux (hereinafter referred to as q-axis component magnetic flux), wr is the rotor angular velocity, ws is the slip frequency, and ws = w 1 −wr (7). Now Then, the equation (5) becomes 2 q = −αΦ 2 q (9). Since α> 0, the q-axis component magnetic flux Φ 2 q approaches zero over time. Thus after a certain time Φ
Regarded as 2 q = 0. The divider 31 and the coefficient unit 32 calculate the command value w S * of the slip frequency ws based on the equation (8). The slip frequency command value w S * and the rotor angular velocity wr are added by the adder 26, the AC voltage frequency w 1 applied to the stator winding is calculated, and the two-phase to three-phase converter 7 and the power converter 1 are calculated. Thus, the AC voltage having the frequency w 1 is actually applied to the induction motor 2.
次に磁束制御について説明する。上述のすべり周波数制
御によってΦ2d=0となれば磁束を制御するというのは
d軸成分磁束Φ2dを制御するということになる。(4)
式からΦ2q=0より2 d=−αΦ2d+βI1d …(10) となってd軸固定子巻線電流I1dを操作すればd軸成分
磁束Φ2dを所望の値に制御できることになる。磁束コン
トローラ29ではd軸成分磁束指令値Φ2d*とd軸成分磁
束Φ2dとの差を増幅して固定子巻線電流指令値I1d*を
出力している。d軸成分磁束Φ2dの値は磁束演算器6で
求められる。Next, the magnetic flux control will be described. When Φ 2 d = 0 by the above-mentioned slip frequency control, controlling the magnetic flux means controlling the d-axis component magnetic flux Φ 2 d. (4)
From the formula, from Φ 2 q = 0, 2 d = -αΦ 2 d + βI 1 d (10) and the d-axis stator winding current I 1 d is manipulated to set the d-axis component magnetic flux Φ 2 d to the desired value. You will have control. The magnetic flux controller 29 amplifies the difference between the d-axis component magnetic flux command value Φ 2 d * and the d-axis component magnetic flux Φ 2 d and outputs the stator winding current command value I 1 d * . The value of the d-axis component magnetic flux Φ 2 d is obtained by the magnetic flux calculator 6.
次に速度制御について説明する。すべり周波数制御によ
ってΦ2q=0,磁束制御によってΦ2d=Φ2d*(定数)に
制御できれば(6)式は r=γΦ2d*I1q …(11) となってq軸固定子巻線電流I1qを操作すれば回転子角
速度wrを所望の値に制御できることになる。速度コント
ローラ30では回転子角速度の指令値wr*と実測値wrとの
差を増幅しq軸固定子巻線電流I1qの指令値I1q*を出力
している。Next, speed control will be described. [Phi 2 q = 0 by slip frequency control, if control is Φ 2 d = Φ 2 d * ( constant) by the magnetic flux control (6) is q-axis becomes r = γΦ 2 d * I 1 q ... (11) By manipulating the stator winding current I 1 q, the rotor angular velocity wr can be controlled to a desired value. Command value of the speed controller 30 in the rotor angular velocity wr * and outputs a command value I 1 q * of measured values by amplifying the difference between wr q-axis stator winding current I 1 q.
従来の誘導電動機の速度・磁束制御装置は以上のように
構成されているので、もし、誘導電動機2の定数βが不
明確であれば(8)式のすべり周波数制御が不完全とな
り、Φ2q≠0となる。そうすると磁束・速度制御もΦ2q
≠0のため、非線形なシステムとなり、所望の制御特性
を得ることは困難となる。また、たとえ誘導電動機2の
定数βが明確であってもシステムへの外乱などによりΦ
2q≠0となった時にそれをΦ2q=0に戻すのは(9)式
からわかるように誘導電動機2の定数αに依存し、それ
によって定まる時定数でしか戻らない。Φ2q≠0の間で
のシステムは、もはや非線形システムであり、速度・磁
束制御の特性や安定性は保証されないという問題点があ
った。Since the speed / flux control device of the conventional induction motor is configured as described above, if the constant β of the induction motor 2 is unclear, the slip frequency control of the formula (8) becomes incomplete and Φ 2 q ≠ 0. Then, the magnetic flux and speed control will also be Φ 2 q
Since ≠ 0, the system becomes non-linear and it is difficult to obtain desired control characteristics. In addition, even if the constant β of the induction motor 2 is clear, Φ due to disturbance to the system, etc.
When 2 q ≠ 0, it is returned to Φ 2 q = 0 depending on the constant α of the induction motor 2 as can be seen from the equation (9), and it returns only with the time constant determined by it. The system between Φ 2 q ≠ 0 is a non-linear system, and there is a problem in that the characteristics and stability of speed / flux control are not guaranteed.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので誘導電動機定数が不明確であったり、外乱など
によりΦ2q≠0となっても、安定にしかも所望の特性で
速度・磁束を制御できる誘導電動機の速度・磁束制御装
置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems. Even if the induction motor constant is unclear or Φ 2 q ≠ 0 due to disturbance or the like, the speed / speed can be stably maintained with desired characteristics. An object of the present invention is to provide a speed / flux control device for an induction motor capable of controlling magnetic flux.
この発明に係る誘導電動機の速度・磁束制御装置は速度
検出器が検出する誘導電動機の回転子角速度と回転子角
速度指令値との差と、この差と磁束演算器が検出する回
転子鎖交磁束との積と、この回転子鎖交磁束と回転子鎖
交磁束指令値との差と、この差と上記回転子角速度との
積とを用い、上記誘導電動機に流れる電流の大きさを制
御する電流制御器の電流指令値および上記誘導電動機に
可変電圧可変周波数の電力を供給する電力変換器の運転
周波数を得るものである。The speed / flux control device for an induction motor according to the present invention is the difference between the rotor angular speed of the induction motor detected by the speed detector and the rotor angular speed command value, and the difference and the rotor linkage flux detected by the magnetic flux calculator. And the difference between this rotor interlinkage magnetic flux and the rotor interlinkage magnetic flux command value, and the product of this difference and the rotor angular velocity are used to control the magnitude of the current flowing through the induction motor. The electric current command value of the electric current controller and the operating frequency of the electric power converter that supplies electric power of a variable voltage variable frequency to the induction motor are obtained.
この発明における誘導電動機の速度・磁束制御装置は非
線形制御理論を導入して誘導電動機を非線形の多変数シ
ステムとして扱い、従来のようにすべり周波数制御によ
ってΦ2q=0になっているとした制御設計でなく、q軸
成分磁束Φ2qも状態数としてシステム中に組込み、回転
子角速度wr、d軸成分磁束Φ2d、q軸成分磁束Φ2qを同
時に所望値に制御するように固定子巻線電流I1d,I1qお
よびすべり周波数wsを同時に操作させる。The speed / flux control device for an induction motor according to the present invention treats the induction motor as a non-linear multivariable system by introducing a non-linear control theory, and controls Φ 2 q = 0 by slip frequency control as in the conventional case. Instead of designing, q-axis component magnetic flux Φ 2 q is also incorporated in the system as the number of states, and fixed so that rotor angular velocity wr, d-axis component magnetic flux Φ 2 d, and q-axis component magnetic flux Φ 2 q are controlled to desired values at the same time. The child winding currents I 1 d, I 1 q and the slip frequency ws are operated simultaneously.
以下、本発明の一実施例を図について説明する。第1図
はこの発明の一実施例を示す制御ブロック図で、第1図
において第2図と同一部分には同一符号を付してその説
明を省略する。40は速度検出器3により検出された回転
子角速度wr、回転子角速度指令値wr*、磁束演算器6に
より検出された回転子鎖交磁束Φ2d,Φ2q、回転子鎖交
磁束指令値Φ2d*及び3相−2相変換器5により変換さ
れた電流I1d,I1qに基づいて電流指令値と電流帰還値と
の偏差I1d*−I1d,I1q*−I1q及び運転周波数w1を演算
し、該電流偏差I1d*−I1d,I1q*−I1q及び運転周波数w
1をそれぞれ電流制御器8、9、電力変換器1に出力す
る指令値演算器である。10,11,12,13,14,15,16は係数器
で誘導電動機2の定数や所望の制御性能によって定まる
係数(K1〜K6)とMで与えられる。17,18は乗算器、19,
20は減算器、21,23,25は加算器である。この図において
は速度・磁束制御部の出力I1d*,I1q*,ws*は下式で示
されたものによって与えられている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 40 is the rotor angular velocity wr detected by the speed detector 3, the rotor angular velocity command value wr * , the rotor interlinkage flux Φ 2 d, Φ 2 q, the rotor interlinkage flux command detected by the magnetic flux calculator 6. The deviation I 1 d * -I 1 d, I 1 between the current command value and the current feedback value based on the value Φ 2 d * and the current I 1 d, I 1 q converted by the 3-phase to 2-phase converter 5. q * -I 1 q and calculates the operation frequency w 1, said current deviation I 1 d * -I 1 d, I 1 q * -I 1 q and operating frequency w
It is a command value calculator that outputs 1 to the current controllers 8 and 9 and the power converter 1 , respectively. 10,11,12,13,14,15,16 are coefficient units, which are given by constants of the induction motor 2 and coefficients (K 1 to K 6 ) determined by desired control performance and M. 17,18 is a multiplier, 19,
20 is a subtracter, and 21,23,25 are adders. In this figure, the outputs I 1 d * , I 1 q * , ws * of the speed / flux controller are given by the following equation.
I1d*K(Φ21−Φ2d*) −K2Φ2q(wr−wr*)+MΦ2d* …(12) I1q*=K3Φ2q+K4Φ2d(wr−wr*) …(13) ws*=K5(wr−wr*)+K6Φ2q …(14) (12)(13)式からもわかるように磁束と速度との積が
フィードバックされている非線形制御である。ここで、
(12)〜(14)式の意味は下記の通りである。I 1 d * K (Φ 21 −Φ 2 d * ) −K 2 Φ 2 q (wr−wr * ) + MΦ 2 d * … (12) I 1 q * = K 3 Φ 2 q + K 4 Φ 2 d (wr -wr *) ... (13) ws * = K 5 (wr-wr *) + K 6 Φ 2 q ... (14) (12) (13) is fed back product is between the magnetic flux and speed as can be seen from equation It is a nonlinear control. here,
The meanings of equations (12) to (14) are as follows.
(12)式は、減算器19、20、乗算器17、係数器10、11、
12、加算器21によってI1d*を求めたものであり、(1
3)式は、減算器20、乗算器18、係数器13、14、加算器2
3によってI1q*を求めたものであり、(14)式は、減算
器20、係数器15、16、加算器25によってws*を求めたも
のである。Equation (12) is obtained by subtracting the subtractors 19 and 20, the multiplier 17, the coefficient multipliers 10 and 11,
12, I 1 d * is obtained by the adder 21, and (1
3) is the subtractor 20, multiplier 18, coefficient multipliers 13 and 14, adder 2
I 1 q * is obtained by 3 and equation (14) is ws * obtained by the subtractor 20, the coefficient units 15 and 16, and the adder 25.
そして、減算器22にて、(12)式により求めたI1d*か
ら電流I1dを減算した結果を電流偏差としてd軸電流コ
ントローラ8に出力する。Then, the subtracter 22 outputs the result of subtracting the current I 1 d from I 1 d * obtained by the expression (12) to the d-axis current controller 8 as a current deviation.
また、減算器24にて、(13)式により求めたI1q*から
電流I1qを減算した結果を電流偏差としてq軸電流コン
トローラ9に出力する。Further, the subtracter 24 outputs the result of subtracting the current I 1 q from I 1 q * obtained by the equation (13) to the q-axis current controller 9 as a current deviation.
また、加算器25にて、(14)式により求めたws*に回転
子角速度wrを加算した結果を運転周波数として電力変換
器1に出力する。Further, the adder 25 outputs the result obtained by adding the rotor angular velocity wr to ws * obtained by the equation (14) to the power converter 1 as the operating frequency.
なお、(13)式の右辺第1項を正確に記述すると、K
3(Φ2q−Φ2q*)となるが、定常状態ではΦ2q*はゼ
ロであるので、単に、K3Φ2qのように記述している。If the first term on the right-hand side of equation (13) is accurately described, K
3 (Φ 2 q −Φ 2 q * ), but since Φ 2 q * is zero in the steady state, it is simply described as K 3 Φ 2 q.
まず原理について説明する。(4)(5)(6)式を次
のように書く。First, the principle will be described. Expressions (4), (5) and (6) are written as follows.
ここで u2=I1q u3=ws さてリアプノフの安定論によればある対称正定行列Pに
より定義されるリアプノフ関数V(x) V(x)=xTPx の導関数(時間微分)(x)が (x)<0 (x≠0) (x)=0 (x=0) となるから、大域的に安定である。システムが(15)式
で表わされる時(x)を計算すると となる。ここで添字のTは転置行列を表わす。今、対称
正定行列Pとして をとることにする。このときPB3+▲BT 3▼=0になる
ことと(16)式からu1,u2,u3を次のように定めると
(x)をx≠0で負とすることができる。 here u 2 = I 1 qu 3 = ws According to Lyapunov's theory of stability, the derivative (time derivative) (x) of the Lyapunov function V (x) V (x) = x T Px defined by a certain symmetric positive definite matrix P is (x) <0 (x ≠ 0) (x) = 0 (x = 0), which is globally stable. When (x) is calculated when the system is expressed by equation (15), Becomes Here, the subscript T represents a transposed matrix. Now, as a symmetric positive definite matrix P To take. At this time, PB 3 + ▲ B T 3 ▼ = 0, and if u 1 , u 2 and u 3 are defined from the equation (16) as follows, (x) can be made negative with x ≠ 0. .
u1=k1{xT(PB1+B1 TP)x+2C1 TPx} k1<0
…(17) u2=k2(xT(PB2+B2 TP)x+2C2 TPx} k2<0
…(18) u3=k3x2+k4x3 …(19) u1,u2については(17),(18)式を実際に計算すると u1=k1(2βx1−2γpx2x3) …(20) u2=k2(2βx2+2γpΦ2d*x3+2γpx1x3) …(2
1) となる。また(x)を実際に計算すると これにより −α−k3Φ2d*<0,k1<0,k2<0 が成立するようにすればV(x)<0(x≠0)とする
ことができる。上式でのパラメータの数はk1,k2,k3,k4,
pの5つあるもので(x)<0(x≠0)の条件の
他、所望の収束度も指定することが可能である。 u 1 = k 1 {x T (PB 1 + B 1 T P) x + 2C 1 T Px} k 1 <0
... (17) u 2 = k 2 (x T (PB 2 + B 2 T P) x + 2C 2 T Px} k 2 <0
… (18) u 3 = k 3 x 2 + k 4 x 3 … (19) When u 1 , u 2 is calculated, equations (17) and (18) are actually calculated, u 1 = k 1 (2βx 1 −2γpx 2 x 3 ) ... (20) u 2 = k 2 (2β x 2 + 2γpΦ 2 d * x 3 + 2γp x 1 x 3 ) ... (2
1) Moreover, when (x) is actually calculated, As a result, −α−k 3 Φ 2 d * <0, k 1 <0, k 2 <0 If V is satisfied, V (x) <0 (x ≠ 0) can be satisfied. The number of parameters in the above equation is k 1 , k 2 , k 3 , k 4 ,
In addition to the condition of (x) <0 (x ≠ 0) with five p, it is possible to specify a desired degree of convergence.
さて、ここで(20)式において2βk1=K1,2γpk1=K2
とすれば(12)式となることがわかる。また(21)式に
おいて2βk2=K3,2γpk2=K4とすれば(13)式とな
る。(19)式と(14)式はK5=k4,K6=k3とすればよ
い。また、k1,k2は式(23)より負の値であり、α,
β,γ,pは正の値を有するモータ定数であるので、K1〜
K5の値は常に負の値となる。また、K6の値は、零又はΦ
2d*と同一極性の値であれば式(23)が成立するので、
零又はΦ2d*と同一極性の値となる。Now, in equation (20), 2βk 1 = K 1 , 2γpk 1 = K 2
Then, it can be seen that equation (12) is obtained. Further, if 2βk 2 = K 3 and 2γpk 2 = K 4 in equation (21), then equation (13) is obtained. Equations (19) and (14) may be set as K 5 = k 4 and K 6 = k 3 . Also, k 1 and k 2 are negative values from the equation (23), and α,
Since β, γ, p are motor constants with positive values, K 1 ~
The value of K 5 is always negative. The value of K 6 is zero or Φ.
If the value has the same polarity as 2 d * , equation (23) holds, so
It becomes zero or a value with the same polarity as Φ 2 d * .
なお(23)式の条件は電動機定数α,β,γに誤差をと
もなう場合には となる場合もあるが(22)式全体として負定になればよ
いので実際には であればよい。ここでδはk1,k2,αに依存し、これらの
絶対値が大きいほどδも大きくなる。k1,k2は制御パラ
メータとして自由にえらべるので誘導電動機2の定数の
不定確さに応じて制御パラメータk1,k2を選ぶことによ
って、安定性を保証することができる。Note that the condition of equation (23) is that if there are errors in the motor constants α, β, and γ, In some cases, however, it is only necessary that the equation (22) becomes negative, so in practice If Here, δ depends on k 1 , k 2 , and α, and δ increases as the absolute value of these increases. Since k 1 and k 2 can be freely selected as control parameters, stability can be guaranteed by selecting the control parameters k 1 and k 2 according to the indefinite accuracy of the constant of the induction motor 2.
また、次のようなフィードバックを行っても同様の効果
を得ることができる。Also, the same effect can be obtained by performing the following feedback.
u1=k1(2βx1−2γpx2x3)+εx1 …(25) u2=k2(2βx2+2γpΦ2d*x3 +2γpx1x3)+εx2 …(26) u3=k3x2+k4x3 …(27) ここでリアプノフ関数の微分値を負とするためには βε−α<0,βε−α−k3Φ2d*<0 k1<0, k2<0 とすればよい。さらに k1=k2 k3=0 k4=2k1βγp とすることによって、システムを非干渉線形化できるこ
とが簡単な計算で証明でき、その結果としてΦ2d,Φ2q,
wrの各制御をそれぞれの単一線形ループとして制御設計
できるようになる。また、以上の実施例では対称正定行
列pを としてきたが、他の対称正定行列でも同様の効果を得ら
れるフィードバック則を構成できる。u 1 = k 1 (2βx 1 -2γpx 2 x 3 ) + εx 1 (25) u 2 = k 2 (2βx 2 + 2γpΦ 2 d * x 3 + 2γpx 1 x 3 ) + εx 2 (26) u 3 = k 3 x 2 + k 4 x 3 (27) Here, in order to make the differential value of the Lyapunov function negative, βε−α <0, βε−α−k 3 Φ 2 d * <0 k 1 <0, k 2 < 0 And it is sufficient. Furthermore, by setting k 1 = k 2 k 3 = 0 k 4 = 2k 1 βγp, it is possible to prove by simple calculation that the system can be decoupling linearly, and as a result, Φ 2 d, Φ 2 q,
Each control of wr can be designed as a single linear loop. In the above embodiment, the symmetric positive definite matrix p is However, other symmetric positive definite matrices can be used to construct a feedback rule that achieves the same effect.
以上のように、この発明によれば、磁束演算器により演
算されたd軸の回転子鎖交磁束とd軸の回転子鎖交磁束
指令値との差分に負の係数を乗算する第1の乗算手段、
速度検出器により検出された回転子角速度と回転子角速
度指令値との差分に、その磁束演算器により演算された
q軸の回転子鎖交磁束と負の係数を乗算する第2の乗算
手段、該q軸の回転子鎖交磁束に負の係数を乗算する第
3の乗算手段、該回転子角速度と回転子角速度指令値と
の差分に、該d軸の回転子鎖交磁束と負の係数を乗算す
る第4の乗算手段、その第1の乗算手段により乗算され
た乗算結果からその第2の乗算手段により乗算された乗
算結果を減算して電流制御器のd軸電流指令値を生成す
るd軸電流指令値生成手段、その第3の乗算手段により
乗算された乗算結果に対してその第4の乗算手段により
乗算された乗算結果を加算して電流制御器のq軸電流指
令値を生成するq軸電流指令値生成手段、該回転子角速
度と該回転子角速度指令値との差分に負の係数を乗算す
る第5の乗算手段、該q軸の回転子鎖交磁束に対して零
又はd軸の回転子鎖交磁束指令値と同一極性の係数を乗
算する第6の乗算手段、及びその第5の乗算手段の乗算
結果に対してその第6の乗算手段の乗算結果を加算して
電力変換器の運転周波数を生成する運転周波数生成手段
を有する指令値演算器を設けた構成にしたので、外乱の
影響や電動機定数の不明確さによって磁束演算器の演算
結果である回転子鎖交磁束に誤差が生じても、その誤差
を補償しつつ電流指定値を生成するようになり、常に安
定度の高い制御システムを構成できるなどの効果があ
る。As described above, according to the present invention, the difference between the d-axis rotor interlinkage magnetic flux calculated by the magnetic flux calculator and the d-axis rotor interlinkage magnetic flux command value is multiplied by a negative coefficient. Multiplication means,
Second multiplication means for multiplying the difference between the rotor angular velocity detected by the velocity detector and the rotor angular velocity command value by the q-axis rotor interlinkage magnetic flux calculated by the magnetic flux calculator and a negative coefficient, Third multiplication means for multiplying the q-axis rotor interlinkage magnetic flux by a negative coefficient, the difference between the rotor angular velocity and the rotor angular velocity command value being added to the d-axis rotor interlinkage magnetic flux and the negative coefficient 4th multiplication means for multiplying by, and the multiplication result multiplied by the second multiplication means is subtracted from the multiplication result multiplied by the first multiplication means to generate the d-axis current command value of the current controller. The d-axis current command value generating means and the multiplication result multiplied by the third multiplying means add the multiplication result multiplied by the fourth multiplying means to generate the q-axis current command value of the current controller. Q-axis current command value generating means, the rotor angular velocity and the rotor angular velocity Fifth multiplication means for multiplying the difference from the command value by a negative coefficient, and multiplying the q-axis rotor interlinkage magnetic flux by zero or a coefficient having the same polarity as the d-axis rotor interlinkage magnetic flux command value. A command value calculation having a sixth multiplication means and an operation frequency generation means for generating the operation frequency of the power converter by adding the multiplication result of the sixth multiplication means to the multiplication result of the fifth multiplication means. Since the configuration is provided with a rotor, even if an error occurs in the rotor interlinkage magnetic flux which is the calculation result of the magnetic flux calculator due to the influence of disturbance or the uncertainties of the motor constants, the specified current value can be adjusted while compensating for the error. Since it is generated, there is an effect that a control system with high stability can always be configured.
第1図は本発明の一実施例による誘導電動機の速度・磁
束制御装置を示すブロック図、第2図は従来の誘導電動
機の速度・磁束制御装置を示すブロック図である。 1は電力変換器、2は誘導電動機、3は速度検出器、6
は磁束演算器、8はd軸電流コントローラ、9はq軸電
流コントローラ、40は指令値演算器である。 なお、図中、同一符号は同一部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a speed / flux control device for an induction motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a speed / flux control device for a conventional induction motor. 1 is a power converter, 2 is an induction motor, 3 is a speed detector, 6
Is a magnetic flux calculator, 8 is a d-axis current controller, 9 is a q-axis current controller, and 40 is a command value calculator. In the drawings, the same reference numerals indicate the same parts.
Claims (1)
供給する電力変換器と、上記誘導電動機に流れる3相交
流電流の大きさを制御する電流制御器と、上記誘導電動
機の回転子角速度を検出する速度検出器と、上記3相交
流電流を固定子巻線に印加される交流電圧の周波数と同
期して回転する2軸の回転座標系におけるd軸電流成分
とq軸電流成分に変換する3相−2相変換器と、上記3
相−2相変換器により変換されたd軸電流成分及びq軸
電流成分と固定子巻線電圧に基づいて上記誘導電動機に
おけるd軸及びq軸の回転子鎖交磁束を演算する磁束演
算器と、上記磁束演算器により演算されたd軸の回転子
鎖交磁束とd軸の回転子鎖交磁束指令値との差分に負の
係数を乗算する第1の乗算手段、上記速度検出器により
検出された回転子角速度と回転子角速度指令値との差分
に、上記磁束演算器により演算されたq軸の回転子鎖交
磁束と負の係数を乗算する第2の乗算手段、該q軸の回
転子鎖交磁束に負の係数を乗算する第3の乗算手段、該
回転子角速度と回転子角速度指令値との差分に、該d軸
の回転子鎖交磁束と負の係数を乗算する第4の乗算手
段、その第1の乗算手段により乗算された乗算結果から
その第2の乗算手段により乗算された乗算結果を減算し
て上記電流制御器のd軸電流指令値を生成するd軸電流
指令値生成手段、その第3の乗算手段により乗算された
乗算結果に対してその第4の乗算手段により乗算された
乗算結果を加算して上記電流制御器のq軸電流指令値を
生成するq軸電流指令値生成手段、該回転子角速度と該
回転子角速度指令値との差分に負の係数を乗算する第5
の乗算手段、該q軸の回転子鎖交磁束に対して零又はd
軸の回転子鎖交磁束指令値と同一極性の係数を乗算する
第6の乗算手段、及びその第5の乗算手段の乗算結果に
対してその第6の乗算手段の乗算結果を加算して上記電
力変換器の運転周波数を生成する運転周波数生成手段を
有する指令値演算器とを備えた誘導電動機の速度・磁束
制御装置。1. A power converter for supplying electric power of variable voltage and variable frequency to an induction motor, a current controller for controlling the magnitude of a three-phase alternating current flowing through the induction motor, and a rotor angular velocity of the induction motor. A speed detector for detecting the three-phase alternating current is converted into a d-axis current component and a q-axis current component in a two-axis rotating coordinate system that rotates in synchronization with the frequency of the alternating voltage applied to the stator winding. 3 phase to 2 phase converter and the above 3
A magnetic flux calculator for calculating d-axis and q-axis rotor interlinkage magnetic flux in the induction motor based on the d-axis current component and q-axis current component converted by the phase-to-two-phase converter and the stator winding voltage. A first multiplication means for multiplying a difference between the d-axis rotor interlinkage magnetic flux calculated by the magnetic flux calculator and the d-axis rotor interlinkage magnetic flux command value by a negative coefficient, and detected by the speed detector Second multiplying means for multiplying the difference between the rotor angular velocity and the rotor angular velocity command value by the q-axis rotor interlinkage magnetic flux calculated by the magnetic flux calculator and a negative coefficient, the q-axis rotation Third multiplication means for multiplying the interlinkage magnetic flux by a negative coefficient, and Fourth multiplication means for multiplying the difference between the rotor angular velocity and the rotor angular velocity command value by the rotor interlinkage magnetic flux of the d axis and the negative coefficient. Second multiplying means from the multiplication result multiplied by the first multiplying means The d-axis current command value generating means for subtracting the multiplied multiplication result to generate the d-axis current command value of the current controller, and the fourth multiplication result for the multiplication result multiplied by the third multiplication means. Q-axis current command value generation means for generating a q-axis current command value for the current controller by adding the multiplication results multiplied by the multiplication means, and a difference between the rotor angular speed and the rotor angular speed command value is negative. Fifth multiplying coefficient
Means for multiplying by zero or d with respect to the q-axis rotor flux linkage.
The sixth multiplication means for multiplying the rotor interlinkage magnetic flux command value of the shaft by a coefficient having the same polarity, and the multiplication result of the fifth multiplication means, and the multiplication result of the sixth multiplication means are added to add the result. A speed / flux control device for an induction motor, comprising: a command value calculator having an operating frequency generating means for generating an operating frequency of a power converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239376A JPH0687674B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Induction motor speed / flux control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239376A JPH0687674B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Induction motor speed / flux control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6395879A JPS6395879A (en) | 1988-04-26 |
| JPH0687674B2 true JPH0687674B2 (en) | 1994-11-02 |
Family
ID=17043855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61239376A Expired - Fee Related JPH0687674B2 (en) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | Induction motor speed / flux control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687674B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01103189A (en) * | 1987-10-14 | 1989-04-20 | Shinzo Kodama | Speed/flux controller for induction motor |
| JPH07118959B2 (en) * | 1988-07-15 | 1995-12-18 | 株式会社日立製作所 | Induction motor control method |
| JPH05260781A (en) * | 1992-03-09 | 1993-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | Power conversion apparatus |
| CN114499327B (en) * | 2022-02-21 | 2023-09-22 | 中车青岛四方车辆研究所有限公司 | Permanent magnet synchronous motor flux linkage compensation position-sensor-free control method and control system |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58123393A (en) * | 1982-01-13 | 1983-07-22 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | Induction machine control device |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61239376A patent/JPH0687674B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6395879A (en) | 1988-04-26 |
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