JPS5951234B2 - 誘導電動機の制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘導電動機の磁気等価回路を用いて制御精度
を高めるようにした誘導電動機の制御方式に関する。

従来、誘導電動機の速度制御には、トランジスタあるい
はサイリスタを利用した電力変換装置が多く使われてい
るが、この電力交換装置に所定の指令値を与える方法と
して、直接空隙磁束を検出して磁束方向規準の直交電流
ベクトル制御を行なうことが提案されている。

しかし、直接検出される磁束には多くの鉄心スロット脈
動分を含み、これを位相遅れがなく除去するためには別
にフィルターからなる除去装置が必要であり、また直接
せまい空隙の中に磁束検出器を装着させるわずられしい
手間がかかるなど、複雑かつ高価となる欠点があつた。
本発明は、誘導電動機の磁気等価回路を用い、これによ
つて求めた空隙磁束に応じて速度あるいは位置制御する
ことにより、上記欠点を除＜もので以下図に示す実施例
について説明する。

第１図において、１は電源Ｓに接続された電力変換器、
２は電力変換器１と誘導機ＩＭとの間に設けられた電流
検出器、ＰＳはブラシレスの誘導Ｊ子形レゾルバーなど
により誘導機ＩＭの回転子角度を検出する位置検出器、
３は電流検出器２により検出された固定子電流ベクトル
１０←゜を位置検出器ＰＳにより検出された回転子位置
ベクトルｅ ’Ｖ”（Ｖは回転子電気角速度ｒａｄ／Ｓ
）で割算し、回・転子座標からみた固定子電流ベクトル
Ｉ”←゜を演算する割算器、４は誘導機ＩＭの磁気回路
変換器で、固定子電流ベクトルＩｒ←゜と固定子実効巻
数Ｗｓとを掛算して回転子座標からみた固定子起磁力ベ
クトルμ′←゜が求められ、この出力が誘導機フＩＭの
磁気等価４１に支えられて空隙パーミアンス＾、に生ず
る起電力ベクトルμ′←゜が得られ、これに固定子コイ
ル実効巻数Ｗｓを掛算して空隙鎖交磁束ψ’４が得られ
る。

ここで、磁気等価回路４１はコアロス渦流コンダクタン
スΔｃ、空隙ゝパーミアンス、λｇ回転子巻線渦流コン
ダクタンスΔに、回転子巻線もれパーミアンスλｌのそ
れぞれの値を使用する誘導機ＩＭの特性値からあらかじ
め求めて、それぞれに応じた抵抗とコンデンサーによつ
て第２図に示すように構成されている。５は空隙鎖交磁
束ψ゛４に回転子位置ベクトルＥｊＶ”を掛けて固定子
座標からみた空隙鎖交磁束ψ’−ｇに変換演算する掛算
器、６は掛算器５の出力である空隙鎖交磁束ψ゜４を磁
束振幅ψ゜４と、磁束位相角ｅ ”に分解するベクトル
分解器、７は所望の磁束設定値ψ。

と磁束振幅ψ゜一“との磁束差Ｉｍを求める比較器、８
は比較器７の出力を増幅する増幅器、９は磁束位相角ｅ
’ψと磁束差Ｉｍとを掛けて磁束差ベクトルＩ゜？を演
算する掛算器、１０はベクトル回転器、１１はトルク成
分電流設定値Ｉａと磁束位相角ｅ ’９とによりトルク
成分電流ベクトルＩ゜−ａを演算する掛算器、１２は磁
束差ベクトルＩ゜？とトルク成分電流ベクトルＩｓ−ａ
との和より固定子電流ベクトル指令値Ｉ゜一゜を演算す
る加算器、１３は固定子電流ベクトルＩ゜←゜と固定子
電流ベクトル指令値Ｉ゜←゜とを比較する比較器、１４
は比較器１３の出力を増幅する増幅器で、その出力を電
力変換器１にフードパックするようにしてある。Ｌは誘
導機ＩＭの負荷である。なお、第１図の２重線はベクト
ル回路を表す。

いま誘導機ＩＭを制御する場合、所望の磁束設定値ψｇ
を比較器７に、トルク成分電流設定値Ｉａを掛算器１１
に与えておき、誘導機ＩＭに電力変換器１を介して電圧
を加えると、電流検出器２より検出された固定子電流ベ
クトルＩ゜一’は、割算器３により回転子位置ベクトル
ＥｊＶ”で割算され、回転子座標からみた固定子電流ベ
クトルＩ’一゜（Ｉ”←゜＝Ｉ゜←゜・ ｅ −ＪＶｔ
）が求められる。この固定子電流ベクトルＩ゛←゜が磁
気回路変換器４に支えられ、固定子起磁力ベクトルμ”
←゜が、μ′←゜＝Ｗ。・Ｉ′一゜なる演算により求め
られ、さらに第２図に示す磁気等価回路４１により、空
隙バーミアンスλｇに生ずる空隙起磁力ベクトルμ’４
を検出し、空隙磁束Φ”−ｇは、Φ’４＝＾ｇ・μ’４
なる演算により求められ、回転子座標からみた空隙鎖交
磁束ベクトルψ’４はψ’４＝Φ′−ｇ − Ｗｇなる
演算により求まり、磁気回路変換器４から出力される。
この出力ψ′−ｇを掛算器５により、ψ′−ｇ − Ｅ
ＪＶ”＝束ψ゜−ｇなる演算をして固定子座標からみた
空隙鎖交磁束ψ゜４を得る。空隙鎖交磁束ψ゜−ｇはベ
クトル分解器６により磁束振幅Ψ’４と磁束位相角ＥＪ
”に分解される。

磁束振幅ψ゜４は比較器７により磁束設定値ψ。と比換
され、その差を増幅器８により増幅して磁束差Ｉｍを得
て、これを掛算器９で、Ｉｍ− Ｅｊψ＝Ｉ゜？なる演
算をし、磁束差ベクトルＩ゜？を得る。一方、磁束位相
角ｅ’’はベクトル回転器１０を介して、トルク成分電
流設定値Ｉａと掛算器１１に加えられて、ＩＡ−Ｊｅｊ
’＝Ｉ゜←ａなる演算によりトルク成分電流ベクトルＩ
゜←ａが求められ、加算器１２により固定子電流ベクト
ル指令値Ｉ゜←゜は、Ｉ゜←゜＝Ｉ゜←Ｊ−ｌ− Ｉ゜
←ａとして求められる。

この固定子電流ベクトル指令値Ｉ゜←゜と固定子電流Ｉ
Ｓ←゜との差を比較器１３により求め、この出力を増幅
器１４により増幅して電力変換器１に指令を与える。な
お、磁気等価回路４１は多重かご形誘導機の場合、たと
えば１〜５重の場合は回転子巻線渦流コンダクタンスΔ
ｒを、それぞれの巻線層毎にΔｒｌ〜ΔＲ５で表し、回
転子巻線もれバーミアンスλｌも同様に＾１，〜＾１．
で表わし、二重かご形の場合は第３図に、５重かご形の
場合は第４図に示すように構成しておけばよい。

また、誘導機ＩＭの巻線抵抗が温度の変化によつて変化
したら、空隙磁束の飽和が生じたりすることが考えられ
るが、そのときは磁束の検出精度に影響を与えないため
に、回転子巻線渦流コンダクタンスΔｒに温度補償をし
たり、空隙バーミアンスλ。

に非線形性を与えたりして、常に実際の誘導機の回転子
の状態と一致するように補正すればよい。また、回転子
の巻線抵抗、巻線温度、磁束の飽和状態などを検出した
いときは磁気等価回路の各部の負荷状態をモニターする
ことによつて得られ、また、このモニター出力を電力変
換器などにフイードバツクして、所定値になるように制
御するようにしてもよい。

上記のように本発明は、あらかじめ使用する誘導機ＩＭ
の特性値からコアロス渦流コンダクタンスΔｃ、空隙バ
ーミアンスλ。

回転子巻線渦流コンダクタンスΔｒ、回転子巻線もれバ
ーミアンス＾ｌを求めて、これらにより磁気等価回路を
構成し、電流検出器から得られる固定子電流ベクトル１
５←８と回転子位置検出器ＰＳから得られる回転子位置
ベクトルＥｊｖｔと固定子コイル実効巻数とから回転子
座標からみた固定子起磁力ベクトルを演算し、これを誘
導電動機の磁気等価回路に加えて、回転子座標からみた
空隙鎖交磁束ベクトルψｒ−ｇを演算し、その出力を所
望の磁束設定値、およびトルク成分電流設定値と比較し
てその差を固定子電流ベクトル指令値として取り出し、
さらにこれを電流検出器から検出された固定電流と比較
し、その差を電力変換器にフイードバツクしているので
、空隙の中で直接磁束を検出する場合に生じる鉄心スロ
ツトによる脈動の影響を受けることはなく、またインバ
ーターなどによる方形波電流や非正弦波電流で誘導機を
運転する場合に高調波成分によつて生ずる大きなトルク
脈動のある場合でも、その影響を受けずに正確な空隙磁
束をとらえることができるので、これに正確に直交する
電流を流すことができ、極めて精度が高く、かつ信頼性
の高い制御をしうる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示すプロツク説明図、第２図は
磁気等価回路の接続図、第３図および第４図は別の実施
例の磁気等価回路の接続図である。 １は電力変換器、２は電流検出器、３は割算器、４は磁
気回路変換器、４１は磁気等価回路、５は掛算器、６は
ベクトル分解器、７は比較器、８は増幅器、９は掛算器
、１０はベクトル回転器、１１は掛算器、１２は加算器
、１３は比較器、１４は増幅器、Ｓは電源、ＰＳは位置
検出器、ＩＭは誘導機、Ｌは負荷である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 誘導電動機のコアロス渦流コンダクタンスと、空隙
   バーミアンスと、回転子巻線渦流コンダクタンスと、回
   転子巻線もれバーミアンスとから前記誘導電動機の磁気
   等価回路を構成し、負荷状態における固定子電流ベクト
   ルと、回転子位置ベクトルと固定子コイル実効巻数とか
   ら回転子座標からみた固定子起磁力ベクトルを演算し、
   これを前記磁気等価回路に与えて、固定子座標からみた
   空隙鎖交磁束を求め、前記空隙鎖交磁束の磁束振幅と磁
   束設定値との差から求めた磁束差ベクトルと、トルク成
   分電流設定値のベクトル値とを加算して固定子電流ベク
   トル指令値を求め、前記固定子電流ベクトル指令値と前
   記固定子電流ベクトルとの差を電力変換器に指令するこ
   とを特長とする誘導電動機の制御方式。