JPS6237089A - 誘導電動機の２次電流検出方法 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は速度検出器を使わないで、誘導電動機（以下
電動機と略記する）のベクトル制＠を可能とする２次電
流の検出方法に関するものである。

（在米技術とその問題点） 電動機のインバータｒライブにおいて、電動機の２次電
流を等測的に検出できれば、電動機発生にルクの推定や
、実すべり周波数の推定値による速度検出器なしのベク
トル制御が行える。

従来、この２次電流の検出方法として、電動機の１ｖｃ
電圧お工び１次電流を検出し友後、１次電圧を積分して
磁束に変換し、この磁束と１次電流のベクトル積演算に
よりトルク及び２次電流を検出してい九〇 この原理を数式に工り説明すると次の通りである。

一般に、電動機の２次電流１２は次式に１９表わされる
。

ここで、磁束φは電動機の１次電圧Ｖ、及び１次電流１
１工り（２）式で表わされ、電圧検出値、電流検出値及
び積分演算によって求めら几る。

−ｆ　（Ｖｌ　−Ｒｌｉｌ　）　ｄｉ　−Ａｉｌ　　・
・・−＋２１ここに、φ；２次磁束ベクトル ｖ、　：　１次電圧ベクトル ｉｌ：１次電流ベクトル Ｒ亀；１次抵抗値 ｌ　；もれインダクタンス ところが、この演算方法では１次ＩＦＥＥから磁束を演
算するために積分器が必要であるが、この積分器には以
下に示す問題があり、実用性に欠げていた。

ａ）８１分器のオフセット、−リフトによって、低周波
まで精度良く磁束を演算する事−が困難であった。この
結果、低周波域で２次電流の演算精度が低下する問題が
あった。

ｈ）積分器は過渡的にその積分値に過渡現象を生じ、そ
の結果、２次ｉ流演算値の過渡特性にも問題があった。

Ｃ）低周波で積分器の周波数特性が低下し、２次電流の
演算特性も低下させる欠点があった。

積分器には以上の工うな問題点があるため、従来法によ
る時は、積分器の周波数特性にＬる誤差や、温変ドリフ
トによって演算トルクに誤差を生じる欠点があり、ま几
過渡的にも積分器の初期条件によって演算トルクに振動
取分を生じ便用範囲が周波数範囲１　：　１／１０　　
程夏に限定されてい＊。

そこでこの発明は、２次電流を積分器を用いないで高積
度且つ簡単に検出する方法を提供しようとするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） この発明は次のような方法に工す上記の目的を連取しｔ
ものである２ 即ち、この発明は、電動機の１ｖｃ電圧と１次電流を検
出し、その検出値の瞬時積から電動機への入力電力を求
め、それを１次電圧の振幅にニジ除算して２次電流を検
出するという方法である。

以下、理解を容易にするため、この発明の原理について
説明する。

第１図は電動機の等価回路を示すもので、こ＼でα軸の
１次電圧をＶα、ｑ軸の１次電圧をｖｑ。

２次誘起電圧をｅ、１次電圧をＶ、、１次抵抗値詰、も
れインダクタンスをｌ、励磁を流ｋ　ｉｍ、２次電流を
１２，１次角周波数をω１とすれば次式が取立する。

Ｖａ＝朗ｉｍ−ω１ｊｉ雪　　・・・・・・・・・（３
）Ｖ　ｑ　＝ＲＩ＋　鵞＋ωＩＪｉｍ＋ｅ　　・・・−
（４）ｖｔ＝＝ハｘ＋ＶＱ”　　　　・・・・・・・・
・（５）（４）式において　ｅ＝ωＩ　Ｍ　ｉ　ｍ１継
（４）式は（６）式に変形できる。

・−・・・・・・（６） Ｖｑ−ＰＬ市＋。

ここに１Ｍ：励磁インダクタンス　Ｌ＝Ｍ＋＃″！た、
２次誘起電王ｅｓ　２次入力Ｐ２及び２次電流１２の間
には（７）式の関係がある。

ｈ＝□　　　　　　・・・・・・・・・（７）（６）式
、（７）式ニジ２次電流１２は（８）式で表わされる。

ｖｑ また、２次入力Ｐ２と１次入力Ｐ、の間には（９）式が
取立する。

Ｐ鵞＝＝、↑ｊ３１１゜ ｚＰｌ　　−Ｊ　　ｉ　ｍ”　　−Ｒ１ｉｌ　　　　　
　　　　　−−−（９）（９）式を（８）式に代入して
００式が誘導される。

ｖｔ’＞ｖａとなる事と、ｌ＜Ｍである車重す００式は
０１）式に近似できる。

以上の結果、２次電流ｉ２は電動機の１次入力Ｐ、及び
１次電王Ｖ＋　Ｌすａ′Ｄ式に基づき演算できる。

この発明は以上の原理に基づくもので、この発明では積
分器を用いずに２次電流を演算する友め、過渡現象を生
じずかつ低周波まで精度の良い演算を可能にまるととも
に、１ｍ抵抗降下分等の補償ｆ：直流量で行えるように
し九九め、演算回路の槽底が簡単にできる利点がある。

（発明の実施例） 第２図はこの発明の一実施例のブロック図を示すもので
、１は電源、２は電動機、３．４は電動機の１次電流を
検出する電流検出器、５は電動機１次電圧を検出する電
圧検出器、６は相電流を四式に従い１α、ｉβの２相交
流電流に変換する３相−２相電流変換器 ７は相電圧を四式に従いＶα、Ｖβの２相交流電圧に変
換する３相−２相電圧変換器 ８．９．１０．１１は乗算器、１２　、１４．１５は加
減算器、１６は開平器、１７は割算器、１８は増幅器で
ある。

仄にその動Ｆ’ｌｌ：を説明する。［光検出器３．４で
検出さｎた電流は相変換器６により２相［流ｉα。

ｉβに変換さｎる。一方電圧検出器５で検出さｎ比電圧
は相変換器７［ニブ２相電田Ｖα、　Ｖｌｙに変換さｎ
る０次に乗算器８．９及び加算器１２に工って四穴の演
算を行い電動機１ｖｃ入力Ｐ１が求められる。

Ｐｌ−ｖａ・ｉα＋Ｖβ・リ　　・・・・・・・・・Ｑ
４１また、２相電圧Ｖα、　Ｖ７ｙは乗算器１Ｇ、１１
、加算器１５、及び開平器１６に１って（至）式が演算
され、電動機１次電圧振幅値ＩＶ、Ｉが求められる。

次に、無負荷時の電動機電流ｉｍと１次抵抗値Ｒ，で求
まる無負荷時の１次銅損Ｒ１１ｍ”を加算器１２の出力
である１次入力Ｐ１ニジ減算器１４で差し引いて電力Ｐ
′を求める。

上記の電力Ｐ′は開平器１６の出力である１次電圧振幅
値１ｖ１１で割算器１７を用いて除算され、が求められ
る。

なお、１次電力及び１次電圧振幅値を求めるために、相
電流及び相電圧をα、β相に変換したが、α、β相に変
換せずに１次入力及び１次電圧振幅値を演算する事は、
もちろん可能である。

（本発明の応用例） ａ）２次訪起電田、２次磁束及びすべり周波数検出への
応用 （５）式と（６）式より１次電田Ｖｔと２次誘起電圧ｅ
の間には（７）式の関係が取立する。

前記と同様に、通常ｖ１）ｖａであるからμｓ式は６９
式に近似できる。

Ｖ　１　＝Ｒ１ｉ２　＋　　ｅ　　　　　・・・・・・
・・・αη次に、２ｖｃ＠束φと２次訪起電王１！には
叫式の関係がある。

ψ−□　　　　　　　　・・・・・・・・・叫ω１ ここにω璽；　１次角周波数 次に、２次磁束φと２次電流１２の間にはＯす式の関係
がある。

よって０４式、ａ式、四穴１す２次電流演算値ｉ２及び
１次電ＥＥｖＩより２次誘起電圧Ｃ１２次磁束φ、すべ
り周波数ω３が演算回路によって検出できることになる
。

このことは、次の実施例かられ〃）る工うに、電動機め
可変速制御の特性を向上する上において有益である。

ｉＫａ図は２久電流演算値１２よ９２次誘起−電圧ｅ、
２次磁束φ及びすべり周波数ω、を演算する回路で、斜
線部内が第２図に示した回路と異なる部分である。

従って、斜線部以外は第２図で説明したので省略する。

１９．２０は増幅器、２１は減算器、２２．２３は割算
器である。

次に、動作を説明する。０９式に示し几演算式に従い、
開平器１６の出力である１次電王撮幅値ＩＶ、Ｉニジ増
幅器１９の出力である１次抵抗降下分Ｒ＋ｉ２に減算器
２■で差し引いて２次誘起電圧ｅが得られる。

得られた２次誘起電圧ｅは（至）式に従い割算器２２で
１次角周波数ω１で除算し２次田束φが得らｎる。

さらに、α１式に従って増幅器２０の出力Ｒ２１２を２
次磁束φで割算器２３を用いて除算しすべり周波数ω、
が得らｎる。

本応用例を電動機の可変速制御に適用した場合。

Ｖ／ｆ制御においては、２次銹記電王ｅを制御する事に
よって低速でのトルク特性の改善が図ｎる。

さらにすベク周波数ω、１に用いて電動機の速度変動が
補正でき、いわゆるすべり周波数制御が速度検出器を用
いずに可能となる。

２次誘起電圧ｅｓ　　２次電流ｉ２及び２次入力の間に
は四穴の関係がある。

Ｐ２　＝ｅ　ｌｌ１ｌ　　　　　　・・・・・・・・・
（４）また２ｖｃ人力Ｐ２．１次角周波数ω１及びトル
クＴには？η式の関係がある。

Ｔヨ□　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・ｃ２
］）ωｌ 第４図は２次電流演算値１２より２次入力Ｐ２とトルク
Ｔを演算する回路で、斜線部分が第２図に示し九回路と
異なる部分である。

従って斜線部以外は第２図で説明し九ので省略する。

１９は増巾器、２１は減算器、２４は乗算器、２５は割
算器である。

次に動作を説明する。■式に示した演算式に従い、増幅
器１８の出力である２次電流ｉ鵞と減算器２１の出力で
ある２次誘起電ａＥｅを乗算器２４で乗算し、２次出力
Ｐ２を演算している。さらに、２次出力ｐ２’ｋ　１次
角周波数ωｌで割算器２５を用いて除算しトルクＴｉ演
算している。

本応用例により、電動機の２次入力Ｐ鵞とトルクＴが演
算回路で検出でき電動機の出力及びトルク制御への利用
が可能である。

（発明の効果） 従来法の工うに積分器を使用しないので、積分器の常置
がないば刀）りか、電動機の１次抵抗やフィーダ抵抗な
どのノぞラメータに影響されない２次電流の検出が可能
である。

従来、インバータｒライブにおいて、ｌｌ：１！流やト
ルクの検出値はモニタとして便用されることが多く、そ
の検出精度や範囲は余シきびしく要求さ几なかったが、
センサレスベクトル制御々どの出現に工って、制御ルー
プ内に組込まれる工うになシ、２次電流の検出値はドラ
イブ性能そのものを決定するようになつ友。この友め高
い検出精度が要求されていたが、本発明に工すその要求
に応えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電動機の等価回路図、第２図〜第４図はそれぞ
れこの発明の実施例のブロック図である。 １・・・電源 ２・・・電動機 ３．４・・・電流検出器 ５・・・電圧検出器 ６・・・３相−２相電流変換器 ７・・・３相−２相電王変換器 ８．９．１０．１１・・・乗算器 １２．１４．１５・・・加減算器 １６・・・開平器 １７・・・割算器 １８・・・増巾器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １次電圧検出器と１次電流検出器により、誘導電動機の
   １次電圧と１次電流を検出し、この検出値を乗算器に与
   え、その乗算値と、前記１次電圧から演算回路を通して
   得た１次電圧の振幅とを割算器に与え、前記乗算値を１
   次電圧の振幅で割算して２次電流を検出することを特徴
   とする誘導電動機の２次電流検出方法。