JPH07213100A - 抵抗変動補償付きセンサレスインバータ装置 - Google Patents

抵抗変動補償付きセンサレスインバータ装置

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JPH07213100A
JPH07213100A JP6014856A JP1485694A JPH07213100A JP H07213100 A JPH07213100 A JP H07213100A JP 6014856 A JP6014856 A JP 6014856A JP 1485694 A JP1485694 A JP 1485694A JP H07213100 A JPH07213100 A JP H07213100A
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洋一 大森
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Abstract

(57)【要約】 【目的】誘導電動機の温度上昇による二次の抵抗変動で
の速度の制御精度の劣化を抑制した格別な装置を提供す
るものである。 【構成】センサレスインバータ装置において、冷温時の
電動機の二次抵抗を計測しインバータに設定する抵抗計
測手段と、電流検出手段出力の電流と運転時間より二次
抵抗変動を推定し速度演算手段に出力する抵抗変動推定
手段とを設けて成るようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバータにより誘導
電動機を駆動する速度センサレス方式の装置に係り、特
に温度変化に伴う特性変化を抑制した抵抗補償付きセン
サレスインバータ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機に速度検出器を付けず電動機
のトルクと速度を高精度,高速に制御する従来技術のセ
ンサレスインバータ装置は図4の如きものである。図4
においては、1はインバータ、2は電流検出器、3は電
圧検出器、4は誘導電動機(以下単に電動機という)、
5は電圧系磁束演算器、61は電流系磁束演算器、71は速
度演算器、8はトルク演算器、9は速度制御器、10はト
ルク磁束制御器である。
【0003】インバータ1はトルク磁束制御器10出力の
スイッチング信号を入力し、そのスイッチング信号に応
じてインバータ1が動作させられる。インバータ1出力
は電流検出器2や電圧検出器3を介して電動機4に接続
されており、インバータ1により電動機4に電圧を印加
することができる。電圧系磁束演算器5は電流検出器2
出力の電流iと電圧検出器3出力の電圧vを入力し、ま
た電流系磁束演算器61出力の磁束ψi を入力し、磁束ψ
v を式(1)により演算する。
【0004】
【数1】
【0005】ここで、L1 は一次自己インダクタンス、
L2 は二次自己インダクタンス、Mは相互インダクタン
ス、R1 は一次抵抗、Kはドリフト補償ゲインである。
速度演算器7は磁束ψv と電流iより回転速度ωm を式
(2)より演算する。
【0006】
【数2】
【0007】ここで、ωは磁束ψv の回転角速度であ
り、R2 は二次抵抗である。電流系磁束演算器61は磁束
ψi を式(3)で演算する。
【0008】
【数3】
【0009】トルク演算器8では磁束ψi と電流iより
トルクTを演算し、トルク磁束制御器10に出力する。ト
ルク磁束制御器10ではその他にトルク指令T*と磁束指
令ψ*と磁束ψiとを入力し、トルクと磁束がそれらの
指令に追従するようなスイッチング信号をインバータ1
に出力する。速度制御器9では速度指令ωm *と演算に
よる回転速度ωm を入力し、速度が指令に追従するよう
なトルク指令T*を出力する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】かように従来技術では
回転速度ωm の演算に二次抵抗R2 を用いているが、こ
の値は電動機の温度によって変動し、温度変動によりω
m に演算誤差が生じる。よって、速度の制御精度が悪化
してしまう。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
な課題を解消すべく、つぎの如き構成をなすものであ
る。しかして、センサレスインバータ装置において、冷
温時の電動機の二次抵抗を計測しインバータに設定する
抵抗計測設定手段と、電流検出手段出力の電流と運転時
間より電動機の二次抵抗変動を推定し速度演算手段に出
力する抵抗変動推定手段とを備えてなるものである。
【0012】また、センサレスインバータ装置の制御電
源がオンされた直後の電動機温度上昇を推定するため
に、抵抗およびコンデンサによる充放電回路と、センサ
レスインバータ装置の制御電源がオンされた後に充放電
回路のコンデンサ電圧を計測することにより制御電源が
オフしていた時間を推定し、その時間と制御電源がオフ
した時の抵抗変動推定手段出力の電動機温度上昇値から
制御電源がオンした時の電動機温度上昇値を推定し、抵
抗変動推定手段の初期値とする第1の初期値計測手段と
を具備し構成したものである。
【0013】さらにまた、前述の第1の初期値計測手段
に代え、センサレスインバータ装置の制御電源がオンさ
れた後の運転開始時に電動機の抵抗を計測して抵抗変動
推定手段の初期値とする第2の初期値計測手段を具備し
構成したものである。
【0014】さらには、第2の初期値計測手段における
電動機抵抗計測手段は、第1に、インバータより直流電
圧を電動機に印加し、そのときの電流と電圧より電動機
の抵抗を計測するようにしたものである。第2に、短時
間の矩形波電圧をインバータより電動機に印加し、その
際の電流の立ち上がり特性より電動機の抵抗を計測する
ようにしたものである。
【0015】
【作用】さて、電動機から発生する熱は殆どが電動機の
巻線抵抗に電流が流れることにより発生し、その発生熱
は電流Iの2乗に比例すると考えられる。また、外気と
の熱抵抗や熱容量を考慮すると、電動機の温度上昇θは
式(4)のように一次遅れで近似できる。
【0016】
【数4】
【0017】ここで、Kは換算ゲイン、Tは時定数であ
る。そして、巻線の抵抗はほぼ温度に比例し、したがっ
て、二次抵抗R2 は式(5)で推定できる。
【0018】
【数5】
【0019】ここで、K1 は温度と抵抗の変換係数であ
り、R2nは電動機の温度が周囲温度と同じ時の二次抵抗
であり、抵抗計測手段によって設定されたものである。
かようにして、前述の解決手段記載の抵抗変動推定手段
では、以上の計算により温度変化による二次抵抗の変動
を推定する。
【0020】ここに、センサレスインバータの制御電源
がオフすると式(4)の演算ができなくなる。そこで、
第1の初期値計測手段では、抵抗とコンデンサによる充
放電回路のコンデンサ電圧Vc の制御電源がオフする直
前の値Vc1と、制御電源がオンした直後の値Vc2とを計
測し、それらの電圧比より制御電源がオフしていた時間
を推定し、その時間と制御電源がオフする直前の式
(4)の温度上昇値θ1 より、式(4)に従って制御電
源がオンした直後の電動機温度上昇値であり式(4)の
初期値であるθ0 を求めることができる。
【0021】また、第2の初期値計測手段において、電
動機にPWM制御で平均的に直流電圧を印加し、この印
加時間が長ければ印加電圧と電流より一次抵抗を計測す
ることができる。一次抵抗R1 の温度上昇と二次抵抗R
2 の温度上昇が同じとすれば、式(6)より、式(4)
の初期値を求めることができる。
【0022】
【数6】
【0023】ここで、R1nは電動機か周囲温度と同じと
きの一次抵抗である。その印加時間が短い場合は、一定
時間後の電流Ix を計測する。二次抵抗R2nのときの同
様な方法による電流Ix0値に対する第2の初期値計測手
段での電流値の変動の割り合いは、抵抗変動の割り合い
とほぼ一致し、式(7)より式(4)の初期値を求める
ことができる。
【0024】
【数7】
【0025】つまり、第1,第2の初期値計測では制御
電源がオンした時の電動機の温度上昇を求め、抵抗変動
推定手段では運転中の電動機の温度上昇を推定すること
により、温度上昇による二次抵抗の変動を推定し、速度
演算手段に用いる二次抵抗を修正することによって温度
変動による速度変動を制御することができる。また、第
2の初期値計測手段は、抵抗を計測することにより電動
機の温度上昇が停電回復後も性格に把握でき、第1の初
期値計測手段より汎用性が向上する。
【0026】
【実施例】図1は本発明の一実施例の要部構成を示すも
ので、62は電流系磁束演算器、72は速度演算器、111 は
抵抗変動推定器、12は抵抗計測設定器である。図中、図
4と同符号のものは同じ機能を有する構成部分を示す。
【0027】かかる回路構成において、抵抗変動推定器
111 は電流Iを入力して式(4)により電動機4の温度
上昇を推定し、式(5)により二次抵抗変動は推定し、
修正した二次抵抗R2 を電流系磁束演算器62や速度演算
器72に出力する。そのときの式(5)のR2nは抵抗計測
設定器12で設定されたものである。これにより、電流系
磁束演算器62や速度演算器72では修正された二次抵抗を
用いて演算し得るものとなる。
【0028】図1において制御電源がオンした直後の電
動機の温度上昇値が未定であり、抵抗変動推定器111 の
式(4)の温度上昇値の初期値が設定できない。そこ
で、図2または図3のような構成とする。図2は本発明
による一例の初期値計測手段が用いられた回路例を示す
もので、112 は抵抗変動推定器、131 は初期値計測器、
14は充放電回路である。すなわち、抵抗変動推定器112
に、初期値計測手段としての初期値計測器131 および充
放電回路14が追加されてなるものである。
【0029】ここに、充放電回路14においては、141 は
制御電源、142 は充電抵抗、143 は充電ダイオード、14
4 は放電抵抗、145 はコンデンサである。初期値計測器
131 は、充放電回路14のコンデンサ145 出力を得るもの
であり、コンデンサ電圧を、制御電源141 がオフする直
前とオンした直後に計測する。そして、初期値計測器13
1 はその電圧比から制御電源がオフしていた時間を推定
し、式(4)に従って制御電源がオンした時の電動機の
温度上昇θ0 を推定して抵抗変動推定器112 に出力す
る。抵抗変動推定器112 はこのθ0 を式(4)の初期値
とする。
【0030】図3は本発明による他の例の初期値計測手
段が用いられた回路例を示すもので、113 は抵抗変動推
定器、132 は初期値計測器、15はスイッチである。すな
わち、抵抗変動推定器113 に、初期値計測手段としての
初期値計測器132 およびスイッチ15が付設されてなるも
のである。そして、制御電源がオンした直後の運転開始
時にのみスイッチ15が初期値計測器132 側に閉路し得
る。さらには、初期値計測器132 出力のスイッチング信
号でインバータ1を運転できるものとなる。このスイッ
チング信号により電動機4には直流電圧が印加され、初
期値計測器132 はこのときの電動機の電流Ix を計測
し、また式(7)より温度上昇値θ0を推定して抵抗変
動推定器113 に出力する。また、初期値計測器132 出力
のスイッチング信号を短時間の矩形波電圧としてインバ
ータ1に印加し、その際の電流の立ち上がり特性を得る
ものとしてもよく、同様に電動機の抵抗を計測すること
ができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、誘
導電動機の温度上昇による二次の抵抗変動での速度の制
御精度の劣化を抑制した格別な装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の一実施例の要部構成を示すブロ
ック図である。
【図2】図2は本発明による一例の初期値計測手段が用
いられた回路例を示すブロック図である。
【図3】図3は本発明による他の例の初期値計測手段が
用いられた回路例を示すブロック図である。
【図4】図4は従来例のセンサレスインバータ装置を示
すブロック図である。
【符号の説明】
1 インバータ 2 電流検出器 3 電圧検出器 4 誘導電動機(電動機) 5 電圧系磁束演算器 61 電流計磁束演算器 62 電流計磁束演算器 71 速度演算器 72 速度演算器 8 トルク演算器 9 速度制御器 10 トルク磁束制御器 111 抵抗変動推定器 112 抵抗変動推定器 113 抵抗変動推定器 12 抵抗計測設定器 131 初期値計測器 132 初期値計測器 14 充放電回路 15 スイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘導電動機の入力電流を検出する電流検
    出手段と、誘導電動機のトルクを制御するトルク制御手
    段と、誘導電動機の回転速度を演算する速度演算手段
    と、該速度演算手段出力の回転速度をその指令値に追従
    させる速度制御手段とを具備してなるセンサレスインバ
    ータ装置において、冷温時の誘導電動機の二次抵抗を計
    測しインバータに設定する抵抗計測設定手段と、前記電
    流検出手段出力の電流と運転時間より二次抵抗変動を推
    定し前記速度演算手段に出力する抵抗変動推定手段とを
    備えてなることを特徴とする抵抗変動補償付きセンサレ
    スインバータ装置。
  2. 【請求項2】 センサレスインバータ装置の制御電源が
    オンされた直後に抵抗およびコンデンサによる充放電回
    路のコンデンサ電圧を計測することにより該制御電源が
    オフしていた時間を推定し、かつその時間と制御電源が
    オフした時の前記抵抗変動推定手段出力の電動機温度上
    昇推定値から制御電源がオンした時の電動機温度上昇値
    を推定し前記抵抗変動推定手段の初期値とする第1の初
    期値計測手段を設けるようにした請求項1記載の抵抗変
    動補償付きセンサレスインバータ装置。
  3. 【請求項3】 センサレスインバータ装置の制御電源が
    オンされた後の運転開始時に前記誘導電動機の抵抗を計
    測して前記抵抗変動推定手段の初期値とする第2の初期
    値計測手段を設けるようにした請求項1記載の抵抗変動
    補償付きセンサレスインバータ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1737121A3 (en) * 1997-03-11 2007-02-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Induction motor controller
US8981694B2 (en) 2012-01-26 2015-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Sensorless control apparatuses of motors and control methods thereof

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