JPS58172987A - 誘導電動機のトルク制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、誘導電動機のトルク制御装置に関する。

従来、この種の装置として第１図匿示すものがあった。

９Ｊ１図において、１はトルクの指定値Ｔｒを発生する
トルク指令発生器、２はトルク指令Ｔｒを入力しこれと
所定の対応関係をもつトルク電流（信号）Ｉτを発生す
る回路、３は回転Ｎにより励磁電流（信号）■露を発生
する回路、４−１．４−２゜４−３はトルク電流工τ及
び励磁電流Ｉ、を入力し、後述する演算をして電流ＩＩ
Ｊ（ω、θＣ）の絶対値ＩＭ＋位相θτ及び滑り角周波
数ω８なる信号をそれぞれ発生する回路、５は滑り周波
数（２）を後述の動作により補正した滑り角周波数（信
号）軛′を発生する回路、６は回転Ｎに含まれる回転角
周波数〜を入力し、後述する機能により電流ＩＭ　（ω
、θτ）を得る駆動回路、７は電流Ｉ、　（ω、θτ）
により駆動される誘導電動機、即ちモータ、８はモータ
７の回転を検出して回転Ｎを発生する検出器である。

ここで、回路４−１〜４−３は次式で示す演算処理を行
う回路である。

ＩＭ＝　　１．”＋Ｉ７”　　　　　　　　　・・・・
・・・・・・・・（１１θτ＝　ｔａｎ−１・（Ｉτ／
ＩＥ）　　　　　　・・・・・・・・・・・＋２１Ｒ２
Ｉτ Ｒ２ＩＩ＋　　　　　　　　　・・・・・・・・・・・
・（３まただし、Ｒ２はモータ７の二次巻線の抵抗、Ｒ
２はモータ７の二次巻線のインダクタンスである。

第２図は以上の関係をベクトル表示したベクトル図であ
る。励磁電流１．を横軸にとりトルり電流工τを縦軸に
とると、絶対値ニジはそれらの合成ベクトルとなり、ト
ルク電流Ｉτの変化に対して縦軸上を移動する。

また、駆動回路６から出力される電流ＩＭ　（ω。

配）は、 工μ（ω、θτ）＝Ｉ、ａｉｎ（ω、＋θτ）・・・・
・・・・・・・・・・・（４）である。ただし、ω＝ζ
＋物 このような関係により、トルク変化後の定常条件が完全
に満足され、かつモータ７の回転子に対する磁束の変化
が殆んどない状態ではモータ７のトルク変化後り角周波
数ωＢ及びトルク電流Ｉτは、互に直線的な比例関係を
保つものとなり、モータ７のトルクτは電流Ｉ（ω、θ
τ）に従ったものとなる。このようにして装置は、指定
値Ｔｒに対して線形な応答を示すものとなる。この他、
空隙磁界の弱め制御（弱磁界制御）は、回路３の励磁電
流りにより行なうことができる。

しかし、上記のような特性は、抵抗Ｒ２が温度等によっ
て変化しない場合にのみ成立するのであって、実際の場
合は、抵抗Ｒ２が温度によって変イヒするので、励磁電
流工Ｅ及びトルり電流工τも温度の変化によって影響さ
れたものとなっている。このため、温度の変化により、
モータ７は定常負荷であっても磁束を変化させたり、ま
たトルりの誤差力（発生したりする。

このため、第１図に示すように補正回路として回路５が
設けられ、滑り角周波数物を次式で補正していた。

イ＝ω８ｘＲ二／　Ｒ２ 第３図は１５）式を実現した回路５の詳細を示すブロッ
ク図であり、（５１式の演算を得るように構成されてい
る。即ち、回路９はモータ７の起電力−を検出し、回路
１０はモータ７の指令値融を発生し、回路１１に入力し
て偏差ΔＥ、を検出し、偏差Δ−によって抵抗Ｒ２の値
Ｒ２０を補正して抵抗値的を求め、史に比−を求める。

比苺は回路１２で２０ 滑り角周波数物と掛算され、−となって出力される。

例えば、モータ７の温度かｔ’ｃ、抵抗Ｒ２が７５゜Ｃ
で与えられたとすると、 となる。

通常は１６１式で表わされる補正により、実際の滑り角
周波数４を（５）式で求め、補正された状態でモータ７
を制御している。この状態で抵抗Ｒ２の温度変化Δｔを
考えると、モータ７の特性、励磁電流Ｉ。

又はトルク電流Ｉτの指令値と実際値が変化し、起電力
Ｅ、、が変化する。その結果、装置は回路１１の入力に
おける偏差Δ４をゼロにするように制御し、最終的にモ
ータ７はある定常状態に落ちつく。

従来の電動機の回転制御装置は以上のように構成されて
おり、運転状態においてモータの二次巻線の抵抗の温度
変化に対処すべく、滑り角周波数を補正していたが、そ
の起動直後等１こおｌ、Ｎで（ま補正が行なわれず、低
速領域１こおし）で（よ、起電力Ｅ。

が小さな値となるため、検出誤差カイ発生しやすし）な
どの欠点があった。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、二次銅損より二次巻線の温度上
昇を推定し、その結果で滑り角周波数を補正することに
より、起動時や、低速域Ｉこ於ても、温度変化によるト
ルり制御誤差を補正できる誘導電動機のトルク制御装置
を提供することを目的としている。

以下に、この発明の一実施例を図について説明する。

第４図において、園は自乗器であって、回路（２１から
トルク電流工τを受はトルク電流の自乗値Ｉτを演算す
る。ｔＺＵは二次銅損演算器（乗算器）であって、自乗
器翰の出力と加算器＠９出力を乗算する。加算器（５）
の出力は、二次抵抗Ｒ２の周囲温度ｔ′ｏｃにおける抵
抗値Ｒ−と基準温度（この実施例では零度とする。）に
おける抵抗値Ｒ２０の比Ｒｔ−をその内容とする。＠は
減算器、ｔｎｔｔ積分器及びｃ！３１は増巾器であって
、これらは、後述する一次遅れ特性を持つ一次遅れ系ｃ
！滲を構成し、モータ（７）の二次銅損による二次抵抗
Ｒ２の抵抗変化分ΔＲとＲ２Ｏとの比／Ｒ２０に相当す
・る電圧を出力する。減算器のは、二次銅損演算器（２
１）の出力力）ら増巾器＠の出力を減じる動作を行い、
第６図１こ示すトルり電流Ｉτに対して、絶対値が漸減
する交番波形の出力を発する。■は誘導電動機（７）内
部の周囲温度ｔ’ｃを測定する温度センサである。■は
演算器であって、温度センサーにより検出された周囲温
度（こ基（Ａで、下式を演算して出力する。

Ｒ５・　　　　　　　　　　　　、’、、、、、、８１
．−３−　（７１２０ 但し、Ｒ狐：温度ｔ″Ｃにおける二次抵抗Ｒ２の抵抗値
α０：温度係数 □□□は加算器であって、−次遅れ系制の出力と演算・
□・。

器■の出力を赳算して前記Ｒ″２）／Ｒ２ｏを内容とす
る出力を回路Ｑｚに入力する。他の構成については、第
１図のものと同じであるので、その説明は省略する。

上記積分器（至）は、乳５図の如く構成される。

図において、（３１）は絶対値回路であって、加算器＠
の出力の絶対値波形を出力する。（３２）は電圧制御発
振器であって、入力される上記絶対値波形のレベルに比
例した周波数のパルスを発生する。

（３３）は極性検出回路であって、加算器のの出力の極
性が正及び負である場合に夫々゛°Ｈ°“及び°゛Ｌ゛
となる論理値信号を出力する。（３５）及び（３６）は
アンド回路であって、前者は論理値信号が°ＩＨ１“で
ある間、上記パルスを計数器（アップダウンカウンタ）
　（３７）の加算端子ＵＰに入力し、後者は、論理値信
号が°ＩＬ１“である間、上記パルスを計数器（３７）
の減算端子ＤＯＷＮに入力する。（３４）はインバータ
である。計数器（３７）の出力はＤ／Ａ変換器（３８）
でアナログ信号に変換されて増巾器のえ出力される。

このように積分器（７）は大きさが時間と共に漸減する
入力を積分するので、−次遅れ特性で増加、減少する出
力を発生する。第６図に、−次遅れ系ｃ！滲を構成する
要素の出力波形を示す。この積分器（至）では、入力を
デジタル変換して積分する構成となっているが、これは
誘導電動機（７）の二次回路の温度上昇の時定数が非常
に大きく、アナログ増巾器ではドハフトの問題が生じる
為である。

次に、この制御装置の動作をトルり指定値Ｔｒ力３与え
られ、これに対応するトルり電流１τが回路（２１から
出力されると、二次銅損演算器（乗算器）Ｉ２Ｉが出力
される。ベクトル制御の誘導電動機（７）では、二次巻
線に流れる二次電流はトルク指定値Ｔｒに等しいから、
トルク電流１％と、抵抗Ｒ２の温度変この二次銅損によ
り二次巻線が発熱して昇温するが、強制通風冷却される
誘導電動機では、二次巻線の温度上昇中Δｔは該二次銅
損に比例し、その温度特性は一次遅れ特性で近似される
。実施例の一次遅れ系ｃ２４）は増巾器（至）のゲイン
即ち系の時定数を調整して上記温度特性を模擬させたも
ので、下式に示す抵抗変化率を出力する。

−＝　　（ＩＱ　Ｘ　　Δｔ　　　　　　　　　　・・
・・・・・・・・・・（９１Ｒ２０ 従って、周囲温度がｔ’ｃである状態で、トルク指定値
Ｔｒが与えられている場合の、加算器（）の出力は ＝１＋αｎ（ｔｌ＋Δｔ）・・・・・・・・・凹となっ
て、二次巻線の温度が（ｔｌ＋Δｔ）である時の二次抵
抗Ｒ２の抵抗値Ｒ″２ｔが求まり、角速度ｗ８は回路α
りにおいて のように補正される。

二次銅損の関数であり演算により与えられる為１、− 誘導電動機（７）の起動時や低神這転時にも温度補正フ
ァクタとしての機能は失われず確実に温度補値を与える
。また、この実施例では、二次抵抗Ｒ２の温度特性を一
次遅れ系（２４）で模擬させである為、極めて精度の高
い温度補正が行われ、非常に制精度なトルク制御が実現
される。

なお、上記実施例では二次銅損の演算に、トルク分電流
の指令値を使ったが、二次電流の計測値を使用しても同
様の効果を奏することはいうまでもない。また、誘導電
動機が強制通風式で無い場合には、回転数に応じて、−
次遅れ系のゲインが補正される構成とすればよい。

以上の如く、この発明によれば、トルク指令に基いて演
算されるすべり角周波数と関数関係を持つ電動機定数の
うちの二次抵抗の抵抗値を、該二次抵抗によって消費さ
れる二次銅損に従って変化させ、該二次銅損はトルク指
定値もしくはトルク指定値と等しい二次電流と、上記二
次抵抗を用いて演算により与える構成としたことにより
、誘導電動機が起動時を含む運転状態に左右されること
なく、上記二次抵抗の温度補正が確実に行われ、誘動電
動機がトルク指定値に従ったトルクを発生するようすべ
り角周波数が制御されるので、誘導電動機の全運転範囲
に亘って高精度のトルク制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の交流電動機のトルク制御装置の回路図
、第２図は上記トルク制御装置の電流ベクトル図、第３
図は、上記装置の滑り用波数補正回路の回路図、第４図
はこの発明による誘導電動機のトルク制御装置の実施例
の回路図、第５図は上記実施例における積分器の回路図
、第６図は上記実施例の各部の動作波形図である。 なお、図中同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 図において、（１１・・・トルク指令発生器、（２；・
・・トルク電流を発生する回路、■・・・自乗器、＋２
１１・・・二次銅損演算器、＠・・・減算器、θ・・・
増巾器、ｃ！４１・・・−次遅れ系、（２５）・・・温
度センサ、■・・・演算器、（３）・・・加算器、（至
）・・・積分器、（３１）・・・絶対値回路、（３２）
・・・電圧制御発振回路、（３３×極性検出器、（３４
）・・・インバータ、（３５）　、　（３６）・・・ア
ンド回路、（３７）・・・計数器、（３８）・・・Ｄ／
Ａ変換器。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 手続補正書（白梅） 特許庁長官殿 １、事件の表示　　　　特願昭　ぢ７−５６２３３号事
件と０関係　　　特許出願人 住　所　　　　　東京都千代１１区丸の内二丁１］２番
３号名　称（６０１）　　　三菱電機株式会社代表者片
山仁八部 ４代理人 住　所　　　　　東京都千代［１１区九０山王丁目２番
３壮５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲のＩおよび発明の詳細な説明の
欄 ６、補正の内容 （１）明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り訂正す
る。 （２）同第９頁第１４行の「インバータ」とあるのを「
インバータ」と訂正する。 （３）同第９頁第１６行の「項中器（２３）え出力」と
あるのを「項中器（２３）へ出力」と訂正する。 （４）同第１０頁第４行の「ドハフト」とあるのを「ド
リフト」と訂正する。 （５）同第１０頁第１１行〜第１２行の「トルク指定値
Ｔ「に等しいから、」とあるのを「トルク電流ｉτに比
例するので、ｊと訂正する。 （６）同第１１頁第３行の「加算器（）」とあるのを［
加算器（２７）　Ｊと訂正する。 「ΔＲ１・ （７）同第１１頁第１２行の　□　とあるのをＲ，、Ｊ １　ΔＲ □　　と訂正する。 ２０Ｊ Ｉｌｌ： 特許請求の範囲 （１）誘導電動機の電流２周波数を電動機定数に基く関
数関係を持たせてトルク指令値に従い制御する誘導電動
機のトルク制御装置において、上記電動機定数に含まれ
る二次巻線抵抗が温度補正され、その補正値が二次銅損
に従って変化する温度補正ファクタを含んでいることを
特徴とする誘導電動機のトルク制御装置。 （２）電流が、トルク電流と励磁電流との二成分に分け
て制御され、二次銅損が、トルク電流の指令値の自乗と
二次巻線抵抗の抵抗値の積で与められることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機のトルク制御
装置。 （３）二次巻線抵抗の値が、二次銅損の変化に対して、
−次遅れ系で追従することを特徴とする特許請求の範囲
第１項〜第２項記載の誘導電動機のトルク制御装置。 （４）−次遅れ系が、Ｄ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器
の出力と二次銅損演算器の出力との差を出力する減算器
、該減算器の出力の絶対値に比例する周波数のパルスを
送１１Ｊ　ｆる電圧制御発振器、上記減算器の出力極性
に対応して上記パルスの計数と計数値からの減算を行う
計数器を具え、上記計数器の出力が上記Ｄ／Ａ変換器を
通して出力されることを特徴とする特許請求の範囲第３
項記載の誘導電動機のトルク制御装置。 （５）−次遅れ系のゲインが誘導電動機の回転数に対応
して変化することを特徴とする特許請求の範囲第３項〜
第４項記載の誘導電動機のトルク制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）誘動電動機の電流１周波数を電動機定数に基く関
   数関係を持たせてトルク指令値に従い制御する誘導電動
   機のトルク制御装置において、上記電動機定数に含まれ
   る二次巻線抵抗が温度補正され、その補正値が普次銅損
   に従って変化する温度補正ファクタを含んでし辷ること
   を特徴とする誘導電動機のトルク制御装置。 （２１電流が、トルク電流と励磁電流との二成分に分け
   て制御され、二次銅損が、トルク電流の指令値の自乗と
   二次巻線抵抗の抵抗値の積で与められることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機のトルク制御
   装置。 （３）二次巻線抵抗の値が、二次銅損の変化に対して、
   −次遅れ系で追従することを特徴とする特徴請求の範囲
   第１項〜第２項記載の誘導電動機のトルク制御装置。 （４）−次遅れ系が、Ｄ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器
   の出力と二次銅損演算器の出力との差を出力する減算器
   、該減算器の出力の絶対値に比例する周波数のパルスを
   送出する電圧制御発振器、上記減算器の出力極性に対応
   して上記パルスの計数と計数値からの減算を行う計数器
   を具え、上記計数器の出力が上記Ｄ／Ａ変換器を通して
   出力されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の誘導電動機のトルク制御装置。 （５）−次遅れ系のゲインが誘導電機の回転数に対応し
   て変化することを特徴とする特許請求の範囲第３項〜第
   ４項記載の誘導電動機のトルク制御装置。