JPS5886891A - 誘導電動機の制御装置 - 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すベシ周波数制御装置の加減速
特性の改善に関するものである。

従来この種の装置として、＠１図に示すものがあった。

図において、（１）は交流電源、（２）は交流電源よシ
可変電圧直流を得るためのコンバータ、（３）は直流を
可変周波交流に変換するためのインバータ、（４）は平
滑リアクトル、（６）は誘導ｌＥｍｉ、（６）は誘導電
動機へのトルク電流指令、（７）は励磁電流指令、（８
）はトルク電流指令（６）、励磁電流指令（７）を合成
して誘導電動機の総合−次電流指令を発生するための演
算器、（８Ａ）は演算器（８）の出力信号％（９）はフ
ィードバック用の電流検出器、（９Ａ）は電流検出器（
９）の出力信号、Ｑ□は電流コントローラ、（ロ）は位
相制御回路、＠はトルク電流指令（６）、励磁電流指令
（７）の値よシ、モータの２次磁束と一次電流の間の最
適位相差を出力するための演算器、（１２Ａ）は演算器
（６）の出力、（至）は電動機の速度を検出するための
速度検出器％（１８Ａ）は速度検出器（至）の出力、（
１８１）は電動機の速度に比例した周波数のパルス信号
を出力するパルス発信機、　（１８２）はパルス発信機
（１８１）からの信号を電動機速度に比例したアナログ
電圧信号に変換するための変換器、（１８Ｂ）は電動機
の実速度に相当する同期周波数（１８Ａ）に所要すベシ
周波数（トルク電流指令Ｉ！＊に比例する）　（６Ａ）
を加算して得られた電動機−次局波数指令、α◆は電動
機−次局波数指令（１８Ｂ）を積分するための積分器、
（１４Ａ）は積分器Ｑ４の出力信号で、トルク変動のな
い場合のインバータ（３）の出力電流の時々刻々の積算
位相を指令する量、（ハ）は出力信号（１４Ａ）に、ト
ルク変化量に応じて電動機の２次磁束と一次電流の間の
最適位相差を生じさせるのに必要な位相シフト量（１２
Ａ）を加えて得られた信号で、トルク変動がある場合も
含め、インバータ（３；の出力電流の時々刻々の積算位
相を指令する最終の量となる。α・は信号（至）の指令
通シにインバータ（３）の出力電゛□流積算位相を制御
するためのインバータ制御回路である。

第１図はすベシ周波数制御形ベクトル制御装置と呼ばれ
るものであ夛％電動機−次曜流の大きさが、Ｊ　ＩＴ”
　＋　Ｉｍ”／　Ｋｃ　　（但し、Ｋｃ：ＩＩＥ動機の
−。

二次間結合率）・・・（第１式） 電動機−大電流の積算位相が。

４　（ａ＋＋＋＋　＋　ＫＴ・ｈ＊）ｄｔ　＋　ｔａｎ
−１（ＩＴ＊／１ｍ”）　　（但し、ω、：電動機の実
速度に相当する同期角周波数、ＫＴ：比例定数）・・・
（第２式） となるように制御することによシ、島＝ｗｔ動機を直流
電動機盤に高性能運転できるということは広く知られて
いる。演算器（８）は第１式の演算を行なうためのもの
であシ、出力として指令（８Ａ）を出し、演算器（２）
は第２式の第２項の演算を行なうためのものである。ま
た、第２式の軸は第１図の同期周波数（１８Ａ）に、Ｋ
Ｔ−ＩＴ＊は所要すベシ周波数（６Ａ）に、−＋ＫＴ−
ＩＴ＊は電動機−次局波数指令（１８Ｂ）に、＠２式の
第−ｊ項は信号（１４Ａ）に、第２式全体は信号ａつに
それぞれ相当する。電流コントローラ００　、　Ｉｌｌ
ｌ検流器（９）９位相制御回路（ロ）よ構成る電流制御
ループは電動機−大電流（インバータ出力電流および電
源電流に等しい）を第１式の値、つまり指令（８Ａ）に
一致させるよう−御し、インバータ制御回路ａ帖よ電動
機−大電流の積算位相（イン／＜−タ出力電流の積算位
相に等しい）を第２式の値４つま〕信号ａｅに一致させ
るように制御する。

以上のように制御されると実際の電動機中の理想的なベ
クトル図は第２図の如くなる。＠２図は回転する２次磁
束に固定された座標上で表わした諸量の関係である０図
において、−２は２次磁束。

Ｉｔｎ）ま−：を作るための励磁電流の実−（ｎ出のＩ
ｒｎ”とは区別される）　ｂ、　ＩＴはトルク電流の実
゛値（前出のｌＴ＊とは区別される）であ如、２次磁束
φ龜直交しておシ、φ、との積に比例したトルクを発生
する。トルク電流！Ｔは２次磁束−２を切ることによ多
発生する速度起電力によ電流れるものである。その結果
、ＩＴの大きさは２次導体が２次磁束ｄｘを切る速さ、
すなわちすべり周波数ωＳと一冨の函数で岑わされ、Ｉ
Ｔ＝　Ｋ　ａ＋５−１＝　（第８式）となる、（ここで
Ｋは比例定数）、また、１ｍと−オの関係は励磁電流と
それにより作られる磁束との関係であｐ　Ｉｍ＝ｔｃ−
ｘ）・・・（＠４式）と表わされる。（ｆ：非線形函数
）今、インバータよシミ動機一次電流１１が与えられる
と電動機１．２次聞納合率分だけ滅って電動機２次電流
すが流れることになる。しかし。

これだけでは励磁電流Ｉｎｔ　）ルク電流■？−ζそれ
ぞれどれだけずつ振９分けられるかは決定できなモ１゜
第２図中のＡ点が１．を直径とする円周上にあることが
決まるのみである。ここで＃８が決定すれば第８式、第
４式は−２のみの函数となシ両式よ）−１を消去するこ
とで、もう一つのＩｍｐ　ＩＴの関係式が得られ、第２
図中のＡ点の位置が決定される。従って、トルク電流指
令ＩＴ＊＊励磁電流指令Ｉｒｒ１＊に対し、忠実なトル
ク電流実値ＩＴ、励磁電流実値Ｉｍｔ−得て、理想的な
制御状態を作るためには＃Ｓの値は重要な要素となる。

第２式の−、の値が理想的なものであれば、すベシ周波
ω３は第２式のＫＴ−ＩＴ　　と一致する１ｍ、は誤差
があると、実際にモータに与えられるすベシ周波はＫＴ
−Ｉ！＊十Δ−となる。

（Δｅｍ：ｔｈ　　の誤差）。定格速度付近で運転して
いるときは、一般にＫｒ　Ｉｔ”は軸の１〜２％程度の
値である。従って、　ｍｍの精度が躯いと、すベシ周波
数に大きく影響する。＃、の誤差によシすべり周波が小
さくなると過励磁となシ、すベシ周波が大きくなると不
足励磁となる。

第１図の装置は以上のように０１の検出精度−こより特
性が左右される。そこで第１図の速度検出器（至）は高
精度のものを用い、るが、検出方法によっては定常検出
精度は良くても、固有の検出遅れ時間を持つことがある
。この場合は例えば第８図の実線のように実速度が変化
するとき、検出速度は破損のように変化する。図中Δｔ
が検出遅れ時間であり、Δω。はΔｔが原因となって加
減速中に発生す暮速哩検出誤差である。なおΔω、とΔ
ｔの間にはΔω１＝モータ加速度×Δｔ・・・ＣａＩ２
式）なる関係が成立する。このΔω１によシ、加減速中
のすべ多周波は必要量より小さくなシ、モータが過励磁
されて、特性が低下するという欠点があった。

□　この発明は上記のような欠点を除去するためになさ
れたもので、電動機の加減速中の速度検出誤差を補償し
て、すベシ周波数制御誘導電動機の加減速特性を改善す
ることを目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第４
図はこの発明の一実施例で、ｆＨ１図の速度検出器（至
）に相当する部分のみ示したものである。

他の構成は第１図のものと同一である０図中。

（１８１）は第１図と同じ（速度に比例した周波数のパ
ルスを出力するパルス発信＆、（１８２）は一定の検出
遅れを持った速度検出変換器、例えば一定サンプル時間
の間のパルス発信機（１８１）からのパルス数をカウン
トして、それをアナログ出力として出すような装置、　
（１８２Ａ）はその出力、　（１３ｇ）は必要に応じて
ノイズ除去のために設けられるフィルタ、（１Ｂ４）は
微分回路、（ＨＩ４Ａ）は微分回路（１８４）の出力、
　（１８Ａ）は出力（１Ｂ　２Ａ）と出力（１ｇ４Ａ）
を加算して得られた信号である。このように構成された
ものにおいて、第４図において、（１８２）→（１８２
Ａ）→（１８Ａ）なる経路は第１図の従来の装置に対応
し、前述の加減速時の速度検出誤差をもつ、その誤差Δ
ω、は１１１ｓ式に示す通シである。一方、　（１８２
）→（１８ｇ）→（１８４）→（１８４Ａ）からなる経
路は加減速誤差算出回路である。変換器（１８２）の時
間遅れΔｔが常に一定であれば第６式よ）。

Δω鳳Ｃモータ加速度−」！艶　・−・・・（［６式）
であシ、検出速度＃翼を微分回路（１８４）で微分演算
することによシ所要補正廠が求められることが判る。

この補正量（ｉ　８４Ａ）を従来の速度検出信号（１８
２Ａ）に加えて、新しい速度検出信号（１８Ａ）を得る
。この信号は加減速中であっても、電動機の現時点での
実際の速度を指示することができ、第４図の速度検出器
（至）を第１図の速度検出器（至）とｒｌ！ｈかえれば
加減速中であっても過励磁現象のない、特性の良いすべ
り周波数制御が行なわれる。

なお、上記実施例ではアナログ回路を主体に述べたが、
ディジタル制御の場合にも適用できる仁とは言うまでも
ない。

以上のように、この発明によれば、時間遅れを伴なう速
度検出器を使用した場合でも、それによる加減速時の速
度検出誤差が発生せぬようにでき、制御性の良い誘□導
電動機のすベシ周波数制御が行なえる。

【図面の簡単な説明】

Ｉ！１図は従来の装置の一例を示す制御ブロック図％第
２図は第１図の装置を説明のためのベクトル図、第８図
はＩＩＩ図の装置の動作を説明のための動作波形図、第
４図はこの発明の一実施例を示す速度検出器のブロック
図である。 図中、（１）・・・交流電源、（２）・・・コンバータ
、（３）・・・インバータ％（４）−・・平滑リアクト
ル、（５）・・・誘導電動機、（６）・・・トルク電流
基準、（６Ａ）−・・所要すベシ周波数。 （７）・・・励磁電流基準、（８）・・・演算器、　　
（８Ａ）・・・モーター次電流指令、（９）・・・電流
検出器、（９Ａ）・・・電流検出器出力、αＱ・・・電
流コントローラ、帽・・位相制御回路。 （２）・・・演算器、（１２Ａ）・・・演算器出方、（
至）・・・速度検出器、　　（１８１）・・・パルス発
信機、（１８２）・・・変換器、（１８ｊｉ！Ａ）”・
・変換器出力、　（１８ｇ）’・・・フィルタ、（１８
４）・・・微分回路、（１８４Ａ）−・・微分回路出力
、（１８Ａ）　−・・速度検出信号、（１８Ｂ）・・・
モータ周波数指令、（Ｌ４−・・積分器％（１４Ａ）−
・・積分器出方、（至）・・・インバータ出方電流積算
位相指令、０ゆ・・・インバータ制御回路なお図中、同
一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　葛野信− 第１図 第２図 り 第３図 紺 ） 第４図 手続補正書（自発） 昭和５７年２　月３日 ’１．’＋’　＋ｉ′「ＩＪ長官殿 １　′バ件の表示　　　　特願昭５６−１８４８８４号
２、発明の名称 誘導電動機の制御装置 ３、補正をする者 ６、補正の対象 （１）図面 ６、補正の内容 （１）図面第１図を添付図面のとおり訂正する。 ７、　添付書類の目録 （１１図面（第１図）　　　　　　　　１通以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 可変電圧直流ｗ１．源と、この可変電圧直流電源より給
   電され直流を可変周波交流に変換するインバータと、誘
   導電動機とにより構成される可変速システムであって、
   そのインバータ出力周波数を、誘導電動機の実速度よシ
   検出した回転子の機械的速度に相当する周波数に、所要
   すべり周波数を加算した値とするようにしだすベシ周波
   数制御方式をとるものにおいて、前記回転子の機械的速
   度に相当する周波数として、前記誘導ｌ！電動機速度を
   検出す−る速度検出器からの速度検出信号に、該信号の
   １間変化率に比例した量を加算した値を使うことを特徴
   とした誘導電動機の制御装置。