JPS61240876A

JPS61240876A - 誘導電動機の非干渉ベクトル制御方式

Info

Publication number: JPS61240876A
Application number: JP60079870A
Authority: JP
Inventors: Keiko Suda; 須田　圭子; Masayuki Terajima; 寺嶋　正之
Original assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1985-04-15
Filing date: 1985-04-15
Publication date: 1986-10-27

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は誘導電動機の非干渉ベクトル制御方式Ｂ０発明
の概要本発明は、−次電圧を磁束軸成分とトルク帽成分に分け
て制御する誘導電動機のベクトル制御方式において、漏れインダクタンスによるトルク指令電圧の遅れを補償
する進み要素を加えることにより、漏れインダクタンス
による干渉分を除去してトルクの応答性を向上せしめ、
精密で高速な可変速制御が行なえるようにしたものであ
る。

Ｃ０従来の技術近年、誘導電動機の連応性を向上する制御方式として、
電動機の一次電流を励磁電流（磁束を発生するための磁
化電流）と二次電流（トルク発生に寄与するトルク電流
）とに分けて制御し、二次磁束と二次電流のベクトルを
互いに常に直交させることで直流機と同等の応答性を得
ようとするベクトル制御方式が採用されてきている。こ
のベクトル制御方式において、二次磁束は一次電流の影
響を受け、二次電流も一次電流の影響を受ける。

この為二次磁束と二次電流が互いに干渉し合わないよう
に第３図のような非干渉ベクトル制御方式が用いられて
いた。第３図に示すベクトル制御装置は、前述した磁束
分電流とトルク分電流が互いに非干渉になるように電動
機の一次電圧を制御することｔ−特徴としており、−次
電圧指令値をトルク制御成分（磁極軸ｄ−ｑ軸のうちｄ
軸）　Ｖｔｄ＊と磁束制御成分（磁極軸ｄ　−ｑ軸のう
ちｑ軸）Ｖ＋ｑ”とに分けて求めている。第３図におい
て、１はＰＷＭ（パルス幅ｉ調）方式インバータである
。このインバータ１は電動機２に対して電圧制御による
一次電圧を供給して該′電動機２の磁束と二次電流とが
互いに直交するように制御する。電動機２の回転速度は
速度検出器６によって検出され、その速度検出信号ωＦ
Ｂは第１つき合わせ回路４において速度設定信号ω８と
つき合わせられる。第１つき合わせ回路４の偏差出力は
、ｋ　ｐ　（１＋　Ｔ１．ｓ）なる比例積分演算を行な
う比例積分アンプ５に導入される（ただし、ｋｐは利得
、Ｔｉは時定数、ＳＶｉラグラス演算子である）。トル
ク電流指令値ＩＴ＊は、比例積分アンプ５の出力に係数
としてｋｔ（１／）ルク電流１００％）を持つ係数器６
を通して得る。

トルク電流指令値ＩＴ＊は、係数として一次抵抗γ。

を持つ係数器７全通して第２つき合わせ回路８に導入さ
れるとともに、すべり角周波数演算回路９に導入され、
且つ係数として等価漏れインダクタンスＬ、を持つ係数
器１０全通して第１の掛算器１１に導入される。前記す
べり角周波数演算回路９はトルク電流指令値工Ｔ＊に一
＊”　　（ただし工。′は電Ｉ０　　・τ。

動機２に出来を発生させるための励磁電流指令、値、τ
、は２次時定数を各々示す）を乗じてすベシ角周波数ω
Ｓを演算する。前記すべり角周波数ωＳと前記速度検出
信号ωｒｎ　１に第３つき合わせ回路１２においてつき
合わせることにより、インバータ角周波数ω。が得られ
る。また、電動機２に磁束を発生させるための励磁電流
を一定に調整した励磁電流指令値ＩＯ＊は、係数として
一次インダクタンスＬ、を持つ係数器１３全通して第２
の掛算器１４に導入されるとともに、係数として一次抵
抗γ、を持つ係数５１５を通して第４つき合わせ回路１
６に導入される。前記係数器１６の出力に前記インバー
タ角周波数ωＧを乗じて得られる掛算器１４の出力は、
第２つき合わせ回路８において前記係数器７の出力とつ
き合わせられ、これによってｄ軸（トルク制御）−次電
圧指令値ｖＩｄ＊が得られる。前記係数器１０の出力に
前記インバータ角周波数ω。を乗じて得られる掛算器１
１の出力は、第４つき合わせ回路１６において前記係数
器１５の出力とつき合わせられ、これによってｑ軸（ｆ
ｉＢ束制御）−次電圧指令値ｖＩｑ＊が得られる。この
ようにして求められたｄ軸（トルク制御）−次重圧指令
値ｖ１ｄ＊、ｑ軸（磁束制御）−次電圧指令値Ｖ、　ｑ
＊は各々次式で表現することができる。すなわち、ｖ、ｑ＊以λ４・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｖ、（１＊（Ｘ　Ｔ”・・・・・・・−・・・・・・・
（２）（ただしλ１は出来設定値、Ｔ＊はトルク設定値
を各々示す。）これら（１）、（２）式よりＶ、ｑ＊＝γ＋Ｉｏ”　　ＬＢ”ω。弓Ｔ＊”・・・・
・・曲（３）Ｖ、　ｄ’ニー　ｒ、　ＩＴ＊−Ｌ、　−
ω。”　Ｉ　ｏ”　・”−・・−・（４）上記（３）式
は、二次磁束を設定するためにγＩ　ＩＱ”からトルク
電流ＩＴ＊によるり、・ωｏ’ＩＴ”なる干渉外を引算
することにより、該干渉外が補正されることを意味して
いる。また上記（４）式は、トルク発生に寄与する二次
電流を設定するためにγＩ　Ｔ＊に励磁電流工。′によ
るり、・ω。弓。′なる干渉分を加算することにより、
該干渉外が補正されることを意味している。

上記のように干渉外が補正されたｄ、ｑ軸成分のトルク
指令電圧Ｖｔｄ”、ａｉ束指令電圧ｖＩｑ“は相電圧演
舞回路１７において２相−３相変換がなされ、インバー
タ１の３相基準電圧値ｅＢ”、ｅｂ＊。

ｅｃ＊が取出される。これら各基準電圧値ｅＢ“、ｅｂ
＊。

ｅｏ　　に基づいてインバータ１け電動機２に対してＰ
ＷＭ波形の一次電圧制御を行なうので、電動機２の磁束
と二次電流全非干渉にせしめた速度又はトルク制御が実
現される。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点上記のような装置によシミ動機の非干渉ベクトル制＃を
行なった場合、漏れインダクタンスによる一次電流の遅
れが生じ、この漏れ磁束がｄ軸（トルク制御）−次電圧
指令値Ｖ１ｄ”に干渉してしまう。この為電動機２の起
動時において第４図（ａ）〜（ｄ）に示す如くトルク特
性に立上シの遅れと振動が生じてしまう。即ち、第４図
（ａＪはａ　−ｂ相の線間電流Ｏ波形、第４図（ｂ）ｔ
ｄ）ルク特性、第４図（Ｃ）はトルク電流指令値ＩＴ＊
の波形、第４図（ｄ）はロータ角周波数ωＦＢ　Ｆ速度
検出値ンの推移を各々示しておシ、例えば第４図で示す
如＜　１６　（ｓｅｅ　）で投入し、・サンプリング周
期ｔ　５　（ｍｓｅｃ　）とした場合の電流、トルク、
速度の対応関係を示したものが第４図である。電動機起
動時のトルク特性は第４図（ｂＪのＩに示すように立上
りが遅れており、且つ第４図（ｂ）の■に示すように振
動している。この結果、トルクの応答が遅れるので＾速
でリニアな速度制御が得られないという欠点がめった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、漏れインダ
クタンスによる一次電流の遅れ全補償して漏れ磁束によ
る干渉外を除去することにより、トルクの６答性を向上
させてａ蜜で高速な可変速制御が行なえる誘導電動機の
非干渉ベクトル制御方式を提供することを目的としてい
る。

Ｅ１問題点を解決するための手段および作用本発明は、
誘導電動機をＰＷＭインバータで駆動し、誘導電動機の
磁束分を設定するｑ軸電圧ｖ、ｑと二次電流分を設定す
るｄ軸電圧Ｖ１ｄから２相３相変換によって上記ＰＷＭ
インバータのａ。

ｂ、ｃ各相の３相電圧基準指令値ｅａ＊、ｅｂ＊、ｅｃ
＊を得る誘導電動機のベクトル！ｌ制御方式において、
誘導電動機の磁束分を設定するｑ軸−次電流設定値■。

′に一次抵抗γ、を設定ｔとする係数器を通した値から
、誘導電動機の二次電流分を設定するｄ軸−次ＹＬ流設
定値■Ｔ＊に等側面れインダクタンスＬａを設定量とす
る係数器を通し且つＰＷＭインバ・−夕の角周波設定値
ωθを乗算した値を減算して上記磁束指令電圧Ｖｉｑを
求め、上記設定値工Ｔ＊に一次抵抗γ、を設定量とする
係数器を通した値と、上記設定値■Ｔ＊に漏れインダク
タンスＬａｔ設定量とする係数器を通した値と、上記設
定値工。′に一次インダクタンスＬ、を設定量とする係
数器を通し且つ上記角周波数ω。を乗算した値とを加算
して上記トルク指令電圧Ｖｔｄ′ｔ−求めることを特徴
としている。

Ｆ、実施例以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を説明する
。第１図において第３図と同一部分は同一符号を持って
示し、その説明は省略する。第１図において第３図と異
なる点は、−次電流の遅れを補償して漏れ磁束による干
渉分を除去するための進み要素２０ｔ−付加したことで
ある。すなわち、トルク電流指令値■Ｔ＊に係数として
等側面れインダクタンスＬａと微分係数Ｓの積（Ｌａ−
８）を持つ係数器２１ｔ−通して第２つき合わせ回路８
に導入する。これによってｑ軸（ａ束制御）−次電圧指
令値Ｖ１９＊およびｄ軸（トルク制御）−次電圧指令値
Ｖ１ｄ＊は次式のように得られる。

ｖ、ｑ＝γ、工。−Ｌａ・ω。・ｒｒ　　　・・・・・
・・・・・・・（３］ＶＩｄ”　＝−ｒｌ　ＩＴ”　Ｌ
＋　”ω。−ｒ。＊　Ｌｌａ−ＡＩＴ＊・・・・・、、
、、（５）ｔ上記（５）式は、トルク発生に寄与する二次電流を設定
するためにγ、ＩＴ”に励磁を流■ｏ＊によるり、・ω
。・Ｉｏ＊　なる干渉分を加算し、さらに漏れイｄ　＊ンダクタンスＬ、によるり、−πＩＴ　　なる干渉分を
加算することにより、それら干渉分が補正されることを
意味している。このように漏れインダクタンスによる干
渉分を除去するための進み要素２０を付加すれば、電動
機２の起動時においてトルク応答性は第２図（ｂ）のよ
うに改善される。すなわち、第２図（ａ）〜（ｄ）に示
す特性図、波形図は前述した第４図（ａ）〜（ｄ）の場
合と同一条件で電動機２ｔ−駆動させた場合を示してい
るが、第２図（１））の■′部分においては起動時の立
上シが速くなっておシ、また第２図（ｂ）の■′部分に
おいては振動分はほとんど無くなっている。

以上のように本実施例によれば、ｄ軸（トルク制御）−
次電圧指令値Ｖ１ｄ”ｔ−求めるために漏れインダクタ
ンスによる遅れ時間を進み要素２ｏにニジ進ませたので
、トルク特性の立上りを速くしたり振動を無くすことが
できる。

Ｈ０発明の効果以上のように本発明によれば、漏れインターフタンスに
よる一次電流の遅れを補償して漏れ磁束による干渉分を
除去したので、トルクの応答性が向上し、精密で高速な
可変速制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例金示す回路図、第２図は本発
明の制御方式を適用した場合の電流、トルク、速度の対
応関係を示す回路図、第３図は従来の制御方式の一例を
示す回路図、第４図は従来の制御方式を適用した場合の
電流、トルク、速度の対応関係を示す説明図である。１・・・インバータ、２・・・電動機、６・・・速度検
出器、４．８，１２．１６・・・つき合わせ回路、５・
・・比例積分アンプ、９・・・すベシ角周波数演算回路
、１１゜１４・・・掛算器、１７・・・相電圧演算回路
、２０・・・進み要素。＾　　　　　　　　　　　　　　　　へ〇　　　　　　
　　　　　　　　°ロ −ヒ

Claims

【特許請求の範囲】

誘導電動機をＰＷＭインバータで駆動し、誘導電動機の
磁束分を設定するｑ軸電圧Ｖ＿１＿ｑと二次電流分を設
定するｄ軸電圧Ｖ＿１＿ｄから２相３相変換によって上
記ＰＷＭインバータのａ、ｂ、ｃ各相の３相電圧基準指
令値ｅ＿ａ＾＊、ｅ＿ｂ＾＊、ｅ＿ｃ＾＊を得る誘導電
動機のベクトル制御方式において、誘導電動機の磁束分
を設定するｑ軸一次電流設定値Ｉ＿Ｏ＾＊に一次抵抗ｒ
＿１を設定量とする係数器を通した値から、誘導電動機
の二次電流分を設定するｄ軸一次電流設定値Ｉ＿Ｔ＾＊
に等価漏れインダクタンスＬａを設定量とする係数器を
通し且つＰＷＭインバータの角周波数設定値ω＿０を乗
算した値を減算して上記磁束指令電圧Ｖ＿１＿ｑを求め
、上記設定値Ｉ＿Ｔ＾＊に一次抵抗ｒ＿１を設定量とす
る係数器を通した値と、上記設定値Ｉ＿Ｔ＾＊に漏れイ
ンダクタンスＬａを設定量とする係数器を通した値と、
上記設定値Ｉ＿Ｏ＾＊に一次インダクタンスＬ＿１を設
定量とする係数器を通し且つ上記角周波数ω＿０を乗算
した値とを加算して上記トルク指令電圧Ｖ＿１＿ｄを求
めることを特徴とする誘導電動機の非干渉ベクトル制御
方式。