JPS59165980A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - 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】 本発明は、誘導直動機のベクトル制御方式に関する。

近年、誘導電動機の連応性ン向上する制御方式として、
電動機の一？：に電流乞励磁電流と二次電流とに５＋け
て制御し、二？Ｘ磁束と二次電流ベクトルを常に直交さ
せろことで直流機と同等の応答性２得ようとするベクト
ル制御方式が提案されている。

しかし、実際ｆ便世する電力変換装置にパルス幅’ＪＧ
［ｌ（ｐｗＭ）方式インバータなどの電圧形インパータ
ン便用−「ろと、−次電流ゲ闇制御すると言っても′電
圧が操作量となるため、周波数ン高くした冨速運転時に
設定通りの一次電流が流ｎなくなって応答性が悪くなり
、積度良い可変速制御が雛しくなる問題があった。

本発明は、′電動機の一次藏圧匍１１′ＩｇＩにおいて
、二次磁束外と二次電流分との間に互いの干渉分ンキャ
ンセルで致ろベクトル匍制御とでろことにより、従来の
間趙点乞解消したベクトル制御方式ン提供ｆろことン目
的とする。

以下、本発明の詳細な説明に続いて実施ｉ＋１１　’２
詳：洲に説明ｆろ。

まず、読４審＠磯ンー矢電圧に同期して回転才ろα−β
軸で表わした電圧刀根式は以下の第山式になるし、発生
トルクＴは第（２）式になる。

（以下余白） Ｔ−一（λ′２βｌ／　２Ｃｔ−λ′２ｃｔ１′２β）
　　・・・・・・・２）ここで、各記号は以下に示ｆ渚
清である。

ｅ、−一次区圧（α、β或汁）ｅ′２に欠４圧（α、β
或汁）１、電−次′心流（α、β成汁）λ′２；二／′
に出東（α、β成分）ｒ、；−矢抵抗　　　　　ｒ、暮
二矢低抗Ｍ　１１万／ｌ［インダクタンス　　Ｌ２；二
次インダクタンスＬ、Ｌ２−　ｙ２ Ｌσ；専＋１Ｉｉｉ湘れインダクタンス（Ｌσ＝□）２ Ｌｌ；−次インダクタンス　　Ｐｉｅ５＋ｊ己号−４士
５ ω】；電源角叫彼故　　　ｂ、１；ロータ川周波数１′
２−二仄こ流（α、β成分） 上述のｔｌｌ　、　＋２１式はブロック線図で表わすと
第１図に示すようになり、二相鑞圧ｅ　　、ｅ　　に対
し１α　　１β て−／に電Ｚ危と二次磁束のα軸、β軸成分１．ヶ、１
．β。

λ′２ａ、λ′２β及びトルクＴン発生する誘導直動機
の等価ブロック図になる。

ここで、−次道圧に同期して回るα、βｌ！ａはどのよ
５な立相（Ｃ定めても良いが、α軸化二次磁束の方間に
定めろと、二次電流がβ軸に一致する条件、′ｆなわち
、二？′に電流が磁束と直交でる条件はベクトル、１１
Ｉ、埋理論で明らかにされているように、λ′２β−〇 であり、かつ−矢周波叔ω。は である。

このよ５に、α、β＠３を定めると、−次也流１１のα
軸成す１．Ｃｔ（＝一定）は磁束λ′２ＶＣ相当する一
ｒＫ醒流であり、β軸成分１．β（エニ欠イ冗１′２　
に相当ｆる一次醒流となる。

次に、上述の３１　、１４１式の条件乞第１図のブロッ
ク線図に入れろと第２１ｇ１に示すブロック線図になる
。そなわち、第１図におげろ６点は・４）式の関Ｉ糸か
ら零に皿し卸されろ。０点はλ′２β＝０であるからこ
の点につなかろ者シ工芋て零であり、同様Ｋ　１′２（
ｆ＝０からｄ点につながる罐も零であるしλ′２ｉ−一
定であるからその機外であるｂ点も零である。そして、
第１図の破線ブロックへの部分ぞ同様の条件下で計ｉｆ
ると、Ｌ２／ｒ２−τ２　、　Ｌ（ｒ　＝　Ｌ（Ｌ＋Ｌ
２−Ｍ２）　／　Ｌ２３として、 一τ２Ｐ　＋１ ＝□Ｌ１ω０１１α τ２Ｐ＋１ ここで１１α＝一定であるからｐ　＝　ｎとおいて＝Ｌ
、ωｏ１．α このようにして、第１図のブロック線図は第２１メ１の
ブロック線図になる。第２図から明らかなように、二次
磁束λ’２ａはα相−次電圧ｅ、（１によって一義的に
設定できずにβ相−仄軍流１．βによる＋Ｌ、ω。１．
β分の干渉があるし、二次電流１２βはβ相−次′ボ圧
ｅ、βによって一猛的に設定できずにα相−次ル流１　
による−Ｌ、ω。１．ｃｔ　汁の干渉かある。

１α そこで、本発明においては、−次′市流１１゜及び１１
βによる干＃分χ予め補償した７Ｉｉ１し１ｇ１着にな
るよう一次電圧”、（ｔ　１　ｅｊβン桶正する。こり
梱正には一次電圧ｅ、ｃｔＶｃ力ロ算されろり。ω。１
．〕乞見込んで該電圧８．（Ｉの設定にり。ω。１．β
ン眞算しておき、−欠電圧ｅ、βに成算されるＬ１ω。

１．ｃｔン見込んで拶市圧ｅ、βの設定１ｃＬ、ω。１
．α？り０彦しておき、さらに電圧ｅ１βに対して電流
１．βが［１／　（Ｌ、Ｐ＋　ｒ、）　〕’ｙｊの一次
遅れ？伴なうことから該電圧ｅ、ｃｔの補正演算に遅れ
分も廿めた補正乞しておく。この帰旧により、二次磁束
λ′２ａと二次′ｆｔ鑞１２βぞ非干渉に訓ｆ卸する一
矢電圧ｅ１α＋ｅ１βを設定ｆることかで羨ろ。

第３図は本発明の一実施例乞示すブロック図である。電
動機１にｐＷＭ方式インバータ２から′直圧制御による
一矢覗圧乞供給して該遊動の１に磁束と二仄砿流とが硬
いＶｃｉσダするよう拙御するにおいて、α、β相電圧
ｅ１Ｃｔｌ　ｅ、βの設定に抽正演真回・各３によって
前述の補正ン施す。補正演算回・６３はα相−次電圧ｅ
、ｃｔの設定に、電動機の二仄逼東λ′２ぞ一定に制御
ｆろためのα相−次イ流設定；１σ１□に一次砥抗ｒ１
の係数４３．？通した値・て対してβ相−次市流１．β
による。第２図に示す干渉分ン補正ｆろための鋪正値ン
炊算しておく。この（ｉ＠旧値は、二次電流１′２ン制
御才ろためのβ相−矢′社流設定１１α１でβｖＣ第２
図に示す一次遅れ汁［１／（Ｌ、ｐ＋ｒ、）］　とその
係ｎｒ、Ｙ乗するＭ分器３□によって該１、βに対ｆる
遅れ汁補王１直１３＊＊ ぞ叙出し、この補正ｌｌｌＴ１．βに電源角周波斂ω０
乞乗算器３３で乗算し、この乗算結果に係数として等価
漏れインダクタンスＬσヶ持つ係数器３４乞ｙｆｊｌ　
して得る。

また、補正演算回路３は、β相−欠′区圧ｅ１βの設定
に設定１旧１．βに一次砥ｒにｒｌの係数器３，２通し
た値に対して、α相−１矢戚流１１．工による第２図に
示イ干渉鋒乞補正ｆろための＠ＩＥ値ン７ＪＯ算し不 てお（。このｐＨｌ正値は電流設定値１１αに解源用周
波数ω０ン乗算器３゜で乗算し、この栄算桔呆に係数と
して一次インダクタンスＬ１ヶ待つ；系叔６３７乞通し
て得ろ。

β相−次藏流設定値１雪βは速度設定値４と電動機１に
結合ｆろ速度検出器４の検出１１σ（ロータ肉周波数ω
ｒ）との偏差ン比（り１１積汁演算（ｐ’ｒ）ｆろ速度
調節器５の出力として得ろ。也源角周汲叔ωＯは角周彼
数演算回＠６によって得る。この演算回路６は、設定値
１雪βに第２図の遅れ汁を補正した設定１１ｒ１）と設
定１ｉ　ｉ１αの除算ンする割算器６．と、この除′ａ
皓果１１β／１１Ｃｔｖｃ係敬１　／　７２　Ｙ　掛算
ｆ、ｂ係数器６２　と７有してすべり角周波数ω８ヶ算
出し、このすべり角周波数ωＳにロータ角周波数ω、ン
力り算して屯諒角周彼数ω０娑得ろ。この割算器６１　
と係数器６２Ｖｃよるすべり角周波数ω８の算出は、前
述の、４１式右辺第２項中に前述の次の条件及び第２図
からλ’２ｄ　＝　１４ａ・Ｍ　’！ｌ’代入して１．
ｐ／（１，（１’τ２）に置換さ肚ろ。

２ τ２−一 ２ このように干渉分が補正されたα、β相の一次電圧ｅ、
Ｃｔ’＋’Ｂ＋βは相電圧演算回路７において２相−３
相変換がなされ、インバータ２Ｑ）３相電圧役定値、＊
、　、　ｅＺ　、　六　　が取出され、この設定値πよ
るＰＷＭ彼形の一次軍圧市制御によって電動様１には磁
束と二次電流ン非干＃にした速度又Ｖエトルク部］御が
実現されゐ。なに、相ぼ圧屓算回・烙７ｖｃ％ける２相
−３相変喚のためて、市ｗ用周波数（・タ、乞便っだ三
角ｉ列数発生回路８から正弦波ＳＩＮωＱｔ、及び余弦
波ＣＯ８ωｏｔケ得ている。また、インノく一夕２にお
けろｐｗｇ１反形乞得るために、′屯源角周彼叙ω０ン
便つ−た三角波発生回路９から拶ω口に同呵した定数倍
の三角波（！１′取出し、この三角波と設定重圧ｅａｌ
　Ｑｈ！　８．、、　　とのレベル比較によってＰＷＭ
彼形を得ている。

以上のとおり、本発明によれば、電圧形インバータ７１
史って誘導電動４幾ケベクトル市１」御ｆろにおいて、
革ＩＩＪＪ機の励（丑電流設定値１青、と二次電流設定
値ｉテβからインバータの設定重圧”、Ｌｌ、　Ｉ　ｅ
１βン得るのに電動機の一次市流１　、　　によろ相互
１α　１１β 干＃５＋馨キャンセルする補正ケするため、市源角周波
依ω０による干渉汁変動も含めて磁束と二欠電流ベクト
ルヶ常に直交させろ制御がｏＪ能となり、広いＭｌｌ　
（卸範囲に渡って正確なベクトル匍１＠ができる幼果が
ある。しかも、Ｌ、／ｒ、の時定数ン持つ一次遅れ汁も
含めた一次電圧及び角周波数ω０の補正になって高精度
の制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図シエ２相電圧ｅ　　、ｅ　　に対する誘導電動１
α　　１β 機の等１曲ブロック図、第２図は誘導電動機のベクトル
制御におげろ等価ブロック図、第３図は本発明の一実施
例乞示−ｆ′１ＩｉＩＩ御装置ブロック図である。 １・・・誘導電動機、２・・・電圧形インバータ、３・
・・補正演算回路、４・・・速度検出器、５・・・速度
調節器、６・・・角周波数演算回路、７・・・相電圧演
算回路、８・・・三角関数発生回路、９・・・三角波発
生回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉｌｌ　　誘導電＠機χ亀圧形インバータで駆動し、誘
   導電動機の磁束５＋ケ設定するα相電圧θ１αと二次盲
   、流汁ン設定才ろβ相゛亀圧ｅ１βから２相３相変換に
   よって上記電圧形インバータのａ、ｂ。 Ｃ相３相准圧設定値ｅへ、と、−〇　を得る誘導電動機
   のベクトル制御方式において、誘導ｔ　ｒ＋の１′幾の
   磁＃、汁？設定するα相−次電流設定１可己αに一次抵
   抗ｒ、に設定′ｆろ係ａ器乞通した値から誘尋電＠機の
   二次心流汁を設定するβ相−欠電流設定値１１βに等１
   曲漏れインダクタンスＬσと一矢砥抗ｒ、の比Ｌσ／ｒ
   １の時定ａ？持ちかつｒ。 倍した一次遅れに設定した係数器２通した値六−に電圧
   形インバータの角周波数設定器０Ｊｏを乗算しかつ上記
   インダクタンスＬσに設定する係数器ケ通した値を畝算
   して上記電圧ｅ１αン求め、上記設定値１１β乞−次抵
   抗ｒ１に設定する係数＊ 器乞通した値に上記設定値１．ＣｔＫ上記角周波数ｗａ
   　Ｙ乗算しかつ一次インダクタンスＬ１に設定する係数
   器ン通、した値をカロ算して上記電圧ｅ、βン求めるこ
   とン特徴とする誘導電動機のベクトル制御方式。 ＊＊＊ １２）上記設定置１．βから求めた上記値１．βン上記
   設定値踏ヶで割算した１直乞＝次インタリタンスＬ２と
   二次抵抗ｒ２の比ｒ　２／Ｌ　２に設定する係数器を通
   した１１Ｉｉｊに誘導心動機のロータ角周波数検出値ｖ
   ｖｒン加算して上記角周波敬設定餉００を求めること乞
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機のベ
   クトル制御方式。