JPS6244090A - 誘導電動機の始動方法 - 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〕 この発明は可変周波数・可変電圧電源等により給電され
る誘導電動機の始動方法に係り、特１ｍ上記誘導電動機
の二次鎖交磁束ベクトルの回転周波数（上記誘導電動機
の同期角周波数）に同期した回転座標系をもつ制御装置
による誘導電動機の始動方法に関するものである。

〔従来の技術〕

図は例えば特願昭５８−２３０９７９号公報に示さｈた
誘導電動機の制御装置のブロック線図であり、図におい
て、ｆｉｌはＰＷＭインバータ、ｉ２１　Ｈ誘導電動機
、（３）ハ誘導電動機（２）の回転速度検出器、（４ａ
）、（４ｂ）。

（４Ｃ）はそれぞｈ誘導電動機＋２１のＵ相、■相、Ｗ
相の一次電流に応答した電流帰還信号ｉｕ、　ｉマ、　
ｌｖを出力する電流検出器、（６）は電流帰還信号１ｕ
、１マ。

ｉｔ　ｔ−誘導電動機（幻の同期角周波数（二次鎖交磁
束ベクトルの角周波数）ωで回転し互いに直交する回転
座標系の二軸成分（ｄｅ軸一次電流１ｄ６Ｇおよびｑｅ
軸一次電流ｉｑ’　ｓと呼称する。）に変換する三相／
二相変換回路、（６）けｄ６軸一次電流１ｄ　６　Ｂお
よびｑｅ軸一次電流故分１ｑ＠６に関係してすべり角周
波数の指令（電気角表示）ｐωθ１を演算するすべり角
周波数指令演算回路、（７）ハ誘導電動機（２）の回転
角周波数ωｒを極対数ｐ倍する係数乗算回路、（８１は
すべり角周波数指令演算回路（６）の出力として生成さ
れるすべり角周波数指令ｐω−０と係数乗算回路（７）
の出力ｐωｒとを加算する加算器、（９１は同期角周波
数ωを積分して二次鎖交磁束ベクトルの位相角指令θを
出力する位相角演算回路、ｔｌｏｌ　Ｖ１位相角指令θ
に応答した正弦波信号ｓｉｎθおよび余弦波信号ｃｏｓ
ａを出力する関数発生器、αυ、（２）けそｈそれｄ・
軸一次電流ｉｄ”　ａと励磁電流指令１ｄ’　ｊとを比
較する比較器およびｑｅ軸一次電流１　ｑ　６　ｅとト
ルク電流指令１ｑ：、と全比較する比較器、□□□、０
４けそｈぞれ比較器αＴＪおよび（２）により検出さハ
た励磁電流偏差（１ｄ二〇−１ａ’ｓ）およびトルク電
流偏差（ｉｑｅｓ　−１ｑｅｓ）　を増幅し、誘導電動
機＋２１１ｄ＠Ｍ−次電流１ｄ４１　Ｂおよびｑｅ軸一
次電流１ｑ・８がそｈぞね常に所定の励磁電流指令１ｄ
：８およびトルク電流指令１９−に等しくなるように一
次電圧指令の、１１軸成分Ｖｄｅ　Ｂおよび一次電圧指
令のｑｅ軸Ｆ＋、７分ｖ、二８を制御する演算回路、（
至）は−次電圧指令のｄｅ軸成分ｖｄａ　ｓおよびｑ６
６軸成Ｖ、ガを三相の電圧指令ｖｕ″。

ｙ、”、Ｖ、”に変換する二相／三相変換同格である。

上記の誘導電動機ｔ２＋の制御方法の原理は誘導電動機
ｔ２１の電圧方程式を用いて説明すると次のようｒｃな
る。

同期角周波数ωで回転する直交座標系（ｄＩＩ軸−ｑ・
軸座標系と呼称する６　）において、誘導電動機１２ノ
の電圧方程式灯■で、ま７：誘導１！動機（２）の発生
トルクは０式で与えらｈる。

・・−・・　■ Ｔｅ　−（ｐＭＡｒ）（ｉｑ’８λｄ’ｒ−”６’ｓλ
ｑａｒ）−−−−−■ただし、■式、■式ｌζおいて、
Ｒ８＋　Ｒｒけそ台ぞｈ誘導電動機（２１の一次および
二次抵抗値を、Ｌ日、ＬｒはそれぞれＩｍ！？ｌインダ
クタンス分を含んだ一次および二次インダクタンス値を
、Ｍけ一次巻線二次巻線間の相互インダクタンス鍍金、
σはσ−１−「／ＬｓＬｒなる漏り係数を、ｐＦｉ極対
故を、ω８けすべり角周波数を、Ｐ　ｎ　Ｐ−ｄ／’ｄ
ｔなる微分演算子′ｆ１才たＶ４・８．ｖ、・８汀それ
ぞｈ−次電圧の６ａ軸およびｑ。

軸成分を、’ｄ’ｅ＊’ｑガは前述のとおりそ＃−５＃
−次電流のｄｅ軸および、・軸成分を、λｄ”ｒ＋λｑ
ａ　ｒはそハぞｈ二次鎖交磁束のｄｅ軸およびｑ６軸先
分を表す。

０式の３行目、４行目を変形すると０式となる。

・・−・・　■ ところで、ベクトル制御の原理は、誘４電動機＋２１に
供給すべき一次電流を二次りｈ交磁束ベクトルに同期し
て回転する座標軸（ｄａ　−ｑｅ軸）上のベクトル量と
してとらえ、この−次Ｎ流のｄ・軸成分（即ち、励磁ａ
ｉＦｌｉ分）、＝ｑｅ軸成分（即ち、トルク電流成分）
とに分解し、そｈぞわの電流成分を独立して制御するこ
とにより誘導電動機（２）のトルクを二次鎖交磁束と干
渉することなく制御することＩどあるうこれを実現する
ためには、二次鎖交磁束ベクトルの方向ｆｄｅ軸と一致
させる制ｍ？おこなえばよ（，０式で求めらｈる０式の
すべり角周波数指令（電気角表示）ｐωｅ’ｒ与えれば
よい。

・・・・・・　■ ０式の２ｄ弓より■式九４＾ねる。

すなわち、このことは誘導電動機（２）の同期角周波数
ωを０式で与えることに相当する。

ω−ｐωｒａｐω８ 次に、誘導電動機＋２１にすべり角周波数指令ｐ弓を与
えたのちの二次鎖交磁束の過渡り性を求める。

すべり角周波数指令ｐωちを与え１こ直後け０式か酸室
すＳｏ ・・−・・　■ ■弐−■式より０式が得ら台るう ・・−・・　■ ０式を解くと、■式、■式となる。

λｄ６ｒ−λＪｅｒ−ｃｌｏ−（ＲｒＡｒ）ｔｏｏ８（
−／ｐω８°ａｔ）、ｃ２ｏ−（ＲｒＡｒ）ｔ、１ｎ（
−ｆｐ、、、、ａｔ）・・−・・　■ λｑｅｒ−Ｃ２ｅ””／Ｌｒ）ｔｃ　ｏｓ（−／ｐ（ｕ
ｓ”ｄｔ　）＋ｃ４ｅ−（Ｒ””　ｔｓｔｎ（−ｆｐω
ｅ＠ａｔ）　　　　　　　　　　　＝−”　　Ｏここで
、Ｃｈ、０２ｎ任意の定数であり、λａｅｒ　ｈ■式の
１ｄ弓より、０人で表されるから、結局■式灯Ｏ式とな
る。

λａａｒ−Ｍｉａｅｓｔｘ−ｅ−（Ｒｒ／””］　　　
　　−・−・−］＠λｄｅｒ−Ｍ１ｄ６１Ｉｌ１−ｏ−
（Ｒｒ／］１．ｌｒ）を−（Ｒｒ／Ｌｒ）ｔ）＋（４ｅ ｃｏｓ（−／ｐ、、；　ａｔ）＋ｃ、。−（Ｒｒ／Ｌｒ
）ｔｓｉｎ（−ｆｌ）ω；　ａｔ）　　　　　　　　　
・・−・・［相］以上、−次電流のｄｅ軸成分卦よびｑ
ｅＩＩｌｌ成分、換言すると励磁電流指令ｉｄ弓、　ト
ルク電流指令ｉＱ”ｓを与えると、上記の諸式に基つき
誘導電動機（２）の制御が行わｈることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように構成された制御装置によっ
て銹４電動機を始動させるときに、上記励磁電流指令１
ｄ弓、上記トルク電流指令１ｑ弓をどのように与えるか
という方法に関して従来説明さねておらず、そｈらの指
令の与え方によってはトルク振動が生じる場合があった
。すなわち、例えば上記励磁電流指令１ｄ・；および上
記トルク電流指令１ｑ・−を所定の値に同時にステップ
状に指令を与えると、■式、■式のすべり角周波数指令
ｐω；は０式より零とならないので、トルク振動が起こ
る。また、誘導電動機に直流を流して（本制御では誘導
電動機の同期角周波数ω−０の制御に相当する。）二次
鎖交磁束の大きさを所定の大きさにある誤差内で一定に
してから、上記励磁電流指令１５ｅθ、上記トルク電流
指令１ａｅｓ　を与えるという方法も、誘導電動機の回
転角周波数ωｒ−０である起動に関してけ■式、■式よ
り結果的に二次鎖交磁束が過渡状態にあるときにｐωエ
ニーとなるため、トルク振動が抑えられるが、誘導電動
機の回転角周波数ωｒ＼０である再起動に関してけｐω
ｅ）Ｏだから、トルク振動が起こる。

この発明灯上記のような問題点を解消するためＣごなさ
ｈにもので、トルク振動の発生全確実１こ防止する誘導
電動機の始動方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明灯、互いに直交する回転座標系の二軸成分であ
るｄｅ軸一次電流指令およびｑｅ軸−次這流指令を操作
量として誘導電動機を制御する場合の始動方法において
、二次鎖交磁束の大きさがほぼ一定となる時までｑ、ｅ
Ｍｂ−次電流の指令値を所定比率で低減させるものであ
る。

〔作用〕

この発明ｊζおいては、二次鎖交磁束のすきさがほぼ一
定となるまではｑｅ軸一次電流の指令値を低く抑えるの
で、この間トルクが発生せず、二次鎖交磁束の大きさが
ほぼ一定５こなって二次鎖交磁束の方向がほぼｄｅ軸と
一致し７：後、ｑｅ軸−次ポ流を流すようにしてトルク
振動を生じることなく起動する。

〔実権＠１〕 以下、この発明の一実抱例を図について説明する。この
発明を実喰したときの二次鎖交磁束およびトルクの過渡
特性は次のようになる。

まず、０式、０式および０式においてｑｅ軸一次電流１
ｑ６＄−０とすると、０式よりそハぞｈＯ式。

■式、■式が得らハる。

λ４゜ｒ＆、Ｍ１ｄ０８（１−０−（Ｒｒ九ｒ）を−（
Ｒｒ／Ｌｒ）ｔ・・・＠）十Ｃ３θ λ９・・−〇・・−（Ｆｔ　ｒ／Ｌｒ　）ｔ　　　　　
　　　　　・−・・ＯＴｅ−−（ｐＭ／Ｌｒ）ｉｄａＨ
λ（ｔｅｌｌ＋　　　　　　　　　　　−・−・Ｏ■式
を■式！ご代入すると、■式となる。

Ｔ　ｅ＝−（ｐＭ／Ｌｒ　）□、。８ｏ、ｅ−（Ｆｔｒ
／Ｌｒ　）ｔ、、＝、　００式はｄｅ軸一次電流指令を
与えただけで、ｑｅ軸一次電流指令１ｑａ　二を与えな
いとき、すなわち励磁期間のトルクＴｅを表したもので
あり、二次鎖交磁束か所定の誤差内で一定とみなせると
き、０式よりλｑ　６　ｒ−Ｑとなるから、ｑｅ軸一次
電流指令１ｑ弓を与えても０式あるいは０式に示すよう
になり、トルク振動を起こさない。

Ｔ　ｅ　＝　（ｐＭＡｒ　）λｄ・ｒ　ｉｑ”ｓ　　　
　　　　　・・−・・Ｏ−（ｐＭ’ｌ／Ｌ＋ｒ）１ｄ６
ｓ　ｉｑ”ｓ　　　　　　　＋＋＋＋　（ｉ）また、二
次鎖交磁束の方向かｄ・軸と所定の誤差内で一致するま
で上記ｄ・軸一次電流１ｄ・８だけをあらかじめ決めて
おいた比率で小さくして与えておき、そハから二次鎖交
磁束の大きさが所定の誤差内で一定とみなせるときまで
上記ｄｅ軸一次電流１ｄ４１ｓを流し、そｈからｑｅ軸
一次電流１ｑ・Ｂを流してやると、［相］式より励磁期
間のトルクＴｏ　ｆはぼ零にできる。

さらＳこ、０式、０式においてλｄｅ；の大きさが所定
の誤差内で一定とみなせるまでの期間より周期Ｃ−ｆｐ
ω；　ａｔ）が大きくなるように、ｑｅ軸一次電流を流
すと、上記のことが近似的に期待できる。

〔発明の効果〕

以上のよう５ご、この発明は互いに直交する回転ｉｓ系
の二軸成分であるｄｅ軸一次電流指令およびｑｅ軸一次
電流指令を操作量として誘導電動機を制御する場合の始
動方法において、二次鎖交磁束の大きさがほぼ一定とな
る時までｑｅ軸一次電流の指令値を所定比率で低減させ
るよう５ごしたので、トルクを発生するｑｅ軸一次電流
を流すときにｒｉ二次鎖交磁束の方向がほぼ（１８軸と
一致しており、トルク振動は生じない。

【図面の簡単な説明】

図は誘導電動機の制御装置のブロック線図である。図に
おいて、（２）は誘導雷動機、（６１は座標変換器とし
ての三相／二相変換器、（８）ハ加算器、（９１ハ位相
角演算回路、叫は関数発生器である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）誘導電動機の回転角周波数ω＿ｒとすベり角周波
   数ω＿■とを加算して同期角周波数指令ωを生成する加
   算器と、上記同期角周波数指令ωに応答した位相角指令
   θを生成する位相角演算回路と、上記位相角指令θに応
   答した正弦波信号ｓｉｎθと余弦波信号ｃｏｓθとを生
   成する関数発生器と、上記誘導電動機の一次電流に応答
   した信号を上記同期角周波数指令ωで回転し互いに直交
   する回転座標系の二軸成分（ｄｅ軸一次電流およびｑｅ
   軸一次電流と呼称する）に変換する座標変換器とを備え
   上記二軸成分からなる一次電流指令を操作量として上記
   誘導電動機を制御する場合の上記誘導電動機を始動する
   方法において、二次鎖交磁束の大きさがほぼ一定となる
   時まで上記ｑｅ軸一次電流の指令値を所定比率で低減せ
   しめることを特徴とする誘導電動機の始動方法。
2. （２）二次鎖交磁束の大きさがほぼ一定となる時までｑ
   ｅ軸一次電流の指令値をほぼ零としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の誘導電動機の始動方法。
3. （３）二次鎖交磁束の方向がｄｅ軸の方向とほぼ一致す
   る時まではｄｅ軸一次電流の指令値を所定比率で低減せ
   しめ、上記二次鎖交磁束の方向がｄｅ軸の方向とほぼ一
   致した後、上記二次鎖交磁束の大きさがほぼ一定となる
   時までは上記ｄｅ軸一次電流の指令値をそのまま与える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記
   載の誘導電動機の始動方法。