JPS63268489A - 誘導電動機の可変速駆動装置 - Google Patents
誘導電動機の可変速駆動装置Info
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- JPS63268489A JPS63268489A JP62102373A JP10237387A JPS63268489A JP S63268489 A JPS63268489 A JP S63268489A JP 62102373 A JP62102373 A JP 62102373A JP 10237387 A JP10237387 A JP 10237387A JP S63268489 A JPS63268489 A JP S63268489A
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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。
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〕
本発明は、出力電圧の大きさ2周波数および位相の制御
できる電力変換器により給電される誘導電動機の可変速
駆動のために、トルク指令値、磁束指令値2回転速度お
よび電動機定数から磁束軸の角度位置を演算する電流モ
デルを用いて、電動機゛の一次電流ベクトルを磁束軸に
平行な成分とこれに直交する成分とに分けて両成分を互
いに独立に制御する制御装置を備えた誘導電動機の可変
速駆動装置に関する。
できる電力変換器により給電される誘導電動機の可変速
駆動のために、トルク指令値、磁束指令値2回転速度お
よび電動機定数から磁束軸の角度位置を演算する電流モ
デルを用いて、電動機゛の一次電流ベクトルを磁束軸に
平行な成分とこれに直交する成分とに分けて両成分を互
いに独立に制御する制御装置を備えた誘導電動機の可変
速駆動装置に関する。
第1図は、本発明による誘導電動機の可変速駆動装置の
実施例を示すブロック図であるが、破線枠部公人を除け
ば従来の実施例に相当するので、この図を利用して従来
の技術を説明する。
実施例を示すブロック図であるが、破線枠部公人を除け
ば従来の実施例に相当するので、この図を利用して従来
の技術を説明する。
第1図において、■は端子a、b、cを有する3相誘導
電動機、2は出力電圧の大きさ9周波数および位相の制
御可能な電力変換器である。電力変換器2としては、例
えばパルス幅変調回路3によって制御されるPWMI−
ランジスタインバータが使用される。電動機1に供給さ
れる2つの相電流i□+ iCIが変流器41.42
にて検出され、電流調節器5の働きにより電流指令値”
11+”+ieどに一致するよう調節される。この場合
に、残りの相電流はic+= (i□”+ie、”)
となる。6は速度センサ、7は速度設定器、8は速度調
節器である。速度調節器8は速度センサ6の出力を速度
実際値として受は取り、これを速度設定器7からの速度
指令値N1に一致させるべく、速度制御偏差(N”−N
)に例えばpt調節演算を施して、これをトルク指令値
τとして出力する。9は磁束の大きさに対する指令値″
+′2を速度センサ6からの速度実際値Nの関数として
出力する磁束指令器である。磁束指令値甲2は、基底速
度以下では一定であるが、基底速度以上では速度上昇に
つれて反比例的に低下する。
電動機、2は出力電圧の大きさ9周波数および位相の制
御可能な電力変換器である。電力変換器2としては、例
えばパルス幅変調回路3によって制御されるPWMI−
ランジスタインバータが使用される。電動機1に供給さ
れる2つの相電流i□+ iCIが変流器41.42
にて検出され、電流調節器5の働きにより電流指令値”
11+”+ieどに一致するよう調節される。この場合
に、残りの相電流はic+= (i□”+ie、”)
となる。6は速度センサ、7は速度設定器、8は速度調
節器である。速度調節器8は速度センサ6の出力を速度
実際値として受は取り、これを速度設定器7からの速度
指令値N1に一致させるべく、速度制御偏差(N”−N
)に例えばpt調節演算を施して、これをトルク指令値
τとして出力する。9は磁束の大きさに対する指令値″
+′2を速度センサ6からの速度実際値Nの関数として
出力する磁束指令器である。磁束指令値甲2は、基底速
度以下では一定であるが、基底速度以上では速度上昇に
つれて反比例的に低下する。
トルク指令値τ、磁束指令値v2は破線で囲まれた部分
旦に導かれる。この部分旦は誘導電動機のベクトル制御
にとって重要な電流モデルを含む。
旦に導かれる。この部分旦は誘導電動機のベクトル制御
にとって重要な電流モデルを含む。
この種のベクトル制御は、既に多くの文献に発表されて
いて公知であるので、ここではその原理について簡単に
触れる。
いて公知であるので、ここではその原理について簡単に
触れる。
誘導電動機のベクトル制御は、電動機の電流。
電圧等を空間ベクトル量とみなし、これらの量を固定子
巻線上から観測すると交流量となっているから、これら
の量を電動機の回転磁界上から観測してこの磁界(磁束
軸)に平行な成分とこれと直交する成分とに分解するこ
とにより、両成分を直流量として扱いながらそれぞれを
独立に制御しようとするものである。
巻線上から観測すると交流量となっているから、これら
の量を電動機の回転磁界上から観測してこの磁界(磁束
軸)に平行な成分とこれと直交する成分とに分解するこ
とにより、両成分を直流量として扱いながらそれぞれを
独立に制御しようとするものである。
第2図は誘導電動機の一次電流茗の空間ベクトル図であ
る。α−β座標系は原点を電動機回転中心において固定
子上に想定した座標系であり、α軸は例えば一つの相の
巻線軸に一致させた固定軸であり、β軸はこれに直交す
る固定軸である。これに対して、M−T座標系は、同様
に原点を電動機回転中心において、M軸を磁束ベクトル
唱の方向にとり、これと直交する軸をT軸とした回転座
標系である。M軸(磁束ベクトルの方向)がα軸に対し
てなす角度はφで示され、一次電流ベクトル茗のM軸成
分(磁化電流)はi M+ T軸成分(トルク電流)は
iアで示されている。一次電流ベクトル茗はα軸に対し
てεの角度位置にあり、M軸に対してはθの角度位置に
ある。
る。α−β座標系は原点を電動機回転中心において固定
子上に想定した座標系であり、α軸は例えば一つの相の
巻線軸に一致させた固定軸であり、β軸はこれに直交す
る固定軸である。これに対して、M−T座標系は、同様
に原点を電動機回転中心において、M軸を磁束ベクトル
唱の方向にとり、これと直交する軸をT軸とした回転座
標系である。M軸(磁束ベクトルの方向)がα軸に対し
てなす角度はφで示され、一次電流ベクトル茗のM軸成
分(磁化電流)はi M+ T軸成分(トルク電流)は
iアで示されている。一次電流ベクトル茗はα軸に対し
てεの角度位置にあり、M軸に対してはθの角度位置に
ある。
磁束の大きさを甲2、すべり角周波数をω1.とすると
、これらと上記iM+iTとの関係を電動機定数を用い
て式で表したのが、次の電流モデル式(1)〜(3)で
ある。
、これらと上記iM+iTとの関係を電動機定数を用い
て式で表したのが、次の電流モデル式(1)〜(3)で
ある。
φ=Jωldt =J(ω2+ω□)dt −・・−
−一一一(21但し、 R2:二次抵抗、M:相互インダクタンス、I!2:二
次漏れインダクタンス、 T2:二次回路時定数(−(M+zz)/Rz )、ω
1:磁束の回転角速度、ω2:回転子角速度であり、特
に示さない限り二次諸量はすべて一次換算したものとす
る。一方、電動機が発生ずるトルクτは、 τ=K・甲2・i、 ■・−・・1曲(4)
にて表される(Kは比例定数)。上記(1)〜(4)式
の関係を制御回路で実現した一例が第1図における部分
旦である。即ち、部分旦には、速度調節器8からのトル
ク指令値τと、磁束指令器9からの磁束指令値′P2と
、速度センサからの回転角速度ω2が入力される。演算
器11が上記(1)式の関係を、又割算器12が上記(
4)式の関係を利用して、それぞれ、it=τ/甲z
’−−−−−−−−−−−・−−−−一−−
−−・−・−・ (6)にて磁化電流指令値i、4+ト
ルク電流指令値itを算出する。割算器13.掛算器1
4.係数器15および二次抵抗設定器16は上記(3)
式の関係を利用して、にてすべり角速度ω3.を演算す
る(R2=R1゜)。
−一一一(21但し、 R2:二次抵抗、M:相互インダクタンス、I!2:二
次漏れインダクタンス、 T2:二次回路時定数(−(M+zz)/Rz )、ω
1:磁束の回転角速度、ω2:回転子角速度であり、特
に示さない限り二次諸量はすべて一次換算したものとす
る。一方、電動機が発生ずるトルクτは、 τ=K・甲2・i、 ■・−・・1曲(4)
にて表される(Kは比例定数)。上記(1)〜(4)式
の関係を制御回路で実現した一例が第1図における部分
旦である。即ち、部分旦には、速度調節器8からのトル
ク指令値τと、磁束指令器9からの磁束指令値′P2と
、速度センサからの回転角速度ω2が入力される。演算
器11が上記(1)式の関係を、又割算器12が上記(
4)式の関係を利用して、それぞれ、it=τ/甲z
’−−−−−−−−−−−・−−−−一−−
−−・−・−・ (6)にて磁化電流指令値i、4+ト
ルク電流指令値itを算出する。割算器13.掛算器1
4.係数器15および二次抵抗設定器16は上記(3)
式の関係を利用して、にてすべり角速度ω3.を演算す
る(R2=R1゜)。
すべり角速度ω、1と速度センサ6からの回転子角速度
ω2とが加算点17で加算され、 ω1=ω1+ω2 ・−・・−・・〜・・−・−
・−・・・−・ (8)なる磁束角速度が求められ、更
に積分器18が、φ=JωId t ’−・
−・・−・−・−−−−−−−−−−−(91なる積分
演算を行って磁束ベクトル1の角度位置φを算出する。
ω2とが加算点17で加算され、 ω1=ω1+ω2 ・−・・−・・〜・・−・−
・−・・・−・ (8)なる磁束角速度が求められ、更
に積分器18が、φ=JωId t ’−・
−・・−・−・−−−−−−−−−−−(91なる積分
演算を行って磁束ベクトル1の角度位置φを算出する。
このようにして部分旦で算出されたα−β固定座標系に
おける磁束軸の角度位置φは座標変換器(ベクトル回転
器)20へ与えられる。
おける磁束軸の角度位置φは座標変換器(ベクトル回転
器)20へ与えられる。
座標変換器20は、第2図におけるα−β固定座標系の
α軸がa相巻線軸上にあるとしたとすると、次式にした
がって、M−T座標系における電流指令値LM+ i
Tを固定子座標量としての電流指令値i□ +jC1′
に変換する。
α軸がa相巻線軸上にあるとしたとすると、次式にした
がって、M−T座標系における電流指令値LM+ i
Tを固定子座標量としての電流指令値i□ +jC1′
に変換する。
i r = V’ (L+) ” + (it) ”
−−−−−−−−−αのこれらの電流指令値i
□ llCl′が既に説明した電流調節器5に導かれる
。
−−−−−−−−−αのこれらの電流指令値i
□ llCl′が既に説明した電流調節器5に導かれる
。
以上説明した従来の技術による電流モデルを用いた誘導
電動機のベクトル制御においては、磁束の演算に速度実
際値N(回転子角速度ωり+ iM+iアおよび電動
機定数を用いるため速度零から演算が可能であり、簡単
な構成で高性能可変速駆動装置が実現できる。
電動機のベクトル制御においては、磁束の演算に速度実
際値N(回転子角速度ωり+ iM+iアおよび電動
機定数を用いるため速度零から演算が可能であり、簡単
な構成で高性能可変速駆動装置が実現できる。
しかし、電動機定数、なかでも二次抵抗値R2は回転子
の温度変化により大幅に変動する(例えば、銅の場合1
00℃で40%変化する)ため、電流モデルにおける磁
束演算にパラメータとして用いられるR2の設定値を電
動機における真値にかかわらず一定値R2゜に保つと、
磁束の指令値と実際値とで偏差が生じ、運転中に過電圧
、過電流が生じ、正常な運転を継続できないという問題
点がある(昭和55年電気学会全国大会No、540参
照)。
の温度変化により大幅に変動する(例えば、銅の場合1
00℃で40%変化する)ため、電流モデルにおける磁
束演算にパラメータとして用いられるR2の設定値を電
動機における真値にかかわらず一定値R2゜に保つと、
磁束の指令値と実際値とで偏差が生じ、運転中に過電圧
、過電流が生じ、正常な運転を継続できないという問題
点がある(昭和55年電気学会全国大会No、540参
照)。
そこで、電動機の電圧、電流および電動機定数から磁束
を演算する電圧モデルを併用し、電流モデルにより求め
た磁束の大きさもしくは角度が電圧モデルがより求めた
磁束の大きさもしくは角度と一致するように、電流モデ
ル内の2次抵抗の設定値もしくはすべり周波数を修正す
ることによって、2次抵抗の設定値を電動機の真価に近
づける方法が提案されている(特開昭57−83184
号公報、特開昭58−139692号公報等参照)。
を演算する電圧モデルを併用し、電流モデルにより求め
た磁束の大きさもしくは角度が電圧モデルがより求めた
磁束の大きさもしくは角度と一致するように、電流モデ
ル内の2次抵抗の設定値もしくはすべり周波数を修正す
ることによって、2次抵抗の設定値を電動機の真価に近
づける方法が提案されている(特開昭57−83184
号公報、特開昭58−139692号公報等参照)。
しかしながら、この方法にも問題点がある。この問題点
を説明するために電圧モデルを簡単に説明する。電圧モ
デルは、次式にしたがって、2次鎖交磁束ベクトル鳴を
演算する。
を説明するために電圧モデルを簡単に説明する。電圧モ
デルは、次式にしたがって、2次鎖交磁束ベクトル鳴を
演算する。
男=J(V;R旨?) dt ・・・−・−・・
・−・0り但し、!、ニー次漏れインダクタンス lt二二次漏れインダクタンス M :相互インダクタンス LiF =lI+lt・M/CM+l1z)2 :電動
機電圧ベクトル I ;電動機一次電流ベクトル 音 :電動機−次鎖交磁束ベクトル 第3図はモデル弐〇〇、 Q2)をブロック図にて示し
たものである。電動機定数のうち各インダクタンス値は
導体の温度変化に無関係で一定であるが、−次抵抗値R
9は二次抵抗値R2と同様に温度によって大幅に変動す
る。そのため−次抵抗値R+による電圧降下の割合示比
較的小さい定格速度の約10%の速度以上では正確に磁
束を演算できるが、しかし定格速度の約10%の速度以
下では(lυ、(121で表される電圧モデルでは正し
い磁束を算出することができない。そのため、定格速度
の約lθ%の速度以下では、電圧検出値が積分演算を行
うに十分な大きさにあっても、電圧モデルを利用した修
正動作を有効に働かせることができないことから、電流
モデルのみを使用せざるを得ない。
・−・0り但し、!、ニー次漏れインダクタンス lt二二次漏れインダクタンス M :相互インダクタンス LiF =lI+lt・M/CM+l1z)2 :電動
機電圧ベクトル I ;電動機一次電流ベクトル 音 :電動機−次鎖交磁束ベクトル 第3図はモデル弐〇〇、 Q2)をブロック図にて示し
たものである。電動機定数のうち各インダクタンス値は
導体の温度変化に無関係で一定であるが、−次抵抗値R
9は二次抵抗値R2と同様に温度によって大幅に変動す
る。そのため−次抵抗値R+による電圧降下の割合示比
較的小さい定格速度の約10%の速度以上では正確に磁
束を演算できるが、しかし定格速度の約10%の速度以
下では(lυ、(121で表される電圧モデルでは正し
い磁束を算出することができない。そのため、定格速度
の約lθ%の速度以下では、電圧検出値が積分演算を行
うに十分な大きさにあっても、電圧モデルを利用した修
正動作を有効に働かせることができないことから、電流
モデルのみを使用せざるを得ない。
そこで、本発明は、上述の如き低い速度範囲においても
正確に磁束ベクトルを求め得る手段を提供することを目
的とする。
正確に磁束ベクトルを求め得る手段を提供することを目
的とする。
上記目的は、本発明によれば、第1図に破線枠入にて示
すように、第1の演算手段21.第2の演算手段22.
調節手段23を設けることにより達成される。即ち、電
動機の誘起電圧ベクトルと一次抵抗電圧降下ベクトルと
の和ベクトルを2′にて表すと、この和ベクトル室の一
次電流ベクトルIに直交する成分Eδを、第1の演算手
段21は電動機から検出した一次電圧ベクトル猪、一次
電流ベクトル茗から電動機定数を用いて算出する9に対
して、第2の演算手段22は電流モデルと同様にトルク
指令値、磁束指令値1回転速度から電動機定数を用いて
算出する。調節手段23は、第2の演算手段22の演算
結果Eδ9が第1の演算手段21の演算結果に一敗する
ように、電流モデルおよび第2の演算手段が演算に用い
る電動機定数の一つである二次抵抗の設定値またはこれ
から導き出されるすべり周波数の如き演算過程の途中で
得られる中間演算値を修正する。
すように、第1の演算手段21.第2の演算手段22.
調節手段23を設けることにより達成される。即ち、電
動機の誘起電圧ベクトルと一次抵抗電圧降下ベクトルと
の和ベクトルを2′にて表すと、この和ベクトル室の一
次電流ベクトルIに直交する成分Eδを、第1の演算手
段21は電動機から検出した一次電圧ベクトル猪、一次
電流ベクトル茗から電動機定数を用いて算出する9に対
して、第2の演算手段22は電流モデルと同様にトルク
指令値、磁束指令値1回転速度から電動機定数を用いて
算出する。調節手段23は、第2の演算手段22の演算
結果Eδ9が第1の演算手段21の演算結果に一敗する
ように、電流モデルおよび第2の演算手段が演算に用い
る電動機定数の一つである二次抵抗の設定値またはこれ
から導き出されるすべり周波数の如き演算過程の途中で
得られる中間演算値を修正する。
制御原理を説明するために、先に示した電圧モデル式@
およびα濁を参照する。両式より、が得られ、これは、
右辺から明らかの如く、誘起電圧ベクトルと一次電圧降
下ベクトルとの和ベクトル7+を表している。そこで、 M士It3 QC とおく。
およびα濁を参照する。両式より、が得られ、これは、
右辺から明らかの如く、誘起電圧ベクトルと一次電圧降
下ベクトルとの和ベクトル7+を表している。そこで、 M士It3 QC とおく。
ここで、第2図の如く、電動機の一次電流ベクトル玉に
平行な方向にT軸をとり、qれに直交する方向にδ軸を
とったT−δ座標系で和ベクトルプ”を考察する。
平行な方向にT軸をとり、qれに直交する方向にδ軸を
とったT−δ座標系で和ベクトルプ”を考察する。
第1の演算手段21はQ4)式の関係をもとに和ベクト
ルス°のδ軸成分Eδを算出する。α0式をα−β固定
座標系の成分で表すと、 t これをγ−δ座標系へ変換するには、 を用いればよい。ここで、α軸をa相巻線軸上にとれば
、検出される一次電圧ベクトル■(相電圧vIIl、v
1c)および一次電流ベクトルL(相電流j lll+
i +c)は、 にてα−β固定座標系の成分に変換できる。したかって
、演算手段21は、検出される一次電圧ベクトルスと一
次電流ベクトルIを、0111.Q9)式を用いてα−
β固定座標系の成分に変換してから、Q61゜θη式を
用いて、和ベクトル猪゛のδ軸成分Eδを求める。この
Eδの値は、これの算出に用いる電動機定数が電動機運
転中一定しているインダクタンスLσしか使用しないた
め正確に求めることができる。
ルス°のδ軸成分Eδを算出する。α0式をα−β固定
座標系の成分で表すと、 t これをγ−δ座標系へ変換するには、 を用いればよい。ここで、α軸をa相巻線軸上にとれば
、検出される一次電圧ベクトル■(相電圧vIIl、v
1c)および一次電流ベクトルL(相電流j lll+
i +c)は、 にてα−β固定座標系の成分に変換できる。したかって
、演算手段21は、検出される一次電圧ベクトルスと一
次電流ベクトルIを、0111.Q9)式を用いてα−
β固定座標系の成分に変換してから、Q61゜θη式を
用いて、和ベクトル猪゛のδ軸成分Eδを求める。この
Eδの値は、これの算出に用いる電動機定数が電動機運
転中一定しているインダクタンスLσしか使用しないた
め正確に求めることができる。
一方、αω式により和ベクトルス゛のδ軸成分Eδを求
めるに先立って、Q51弐をα−β固定座標系における
成分にて表すと、 となる。これをT−δ座標系の成分ET、Eδによる表
示に座標変換するには、先の09式を用いればよい。そ
こで、θ=ε−φの関係を考慮して、Eδを求めると、 となる。演算手段22は破線枠立に含まれている電流モ
デルと同じ電動機定数M、1t、Rgおよび磁束指令値
′1′2.トルク指令値τ9回転子角速度ω2からEδ
の値を演算する。したがって、電流モデルが演算した結
果を利用することができる。そこで、(5)、 (81
式にて電流モデルが演算で求めたi。
めるに先立って、Q51弐をα−β固定座標系における
成分にて表すと、 となる。これをT−δ座標系の成分ET、Eδによる表
示に座標変換するには、先の09式を用いればよい。そ
こで、θ=ε−φの関係を考慮して、Eδを求めると、 となる。演算手段22は破線枠立に含まれている電流モ
デルと同じ電動機定数M、1t、Rgおよび磁束指令値
′1′2.トルク指令値τ9回転子角速度ω2からEδ
の値を演算する。したがって、電流モデルが演算した結
果を利用することができる。そこで、(5)、 (81
式にて電流モデルが演算で求めたi。
i7を用いて、先のQlにしたがって11を求めれば、
それから次が求まる。
それから次が求まる。
また、電流モデルが(7)式にて求めたω3Lを利用す
れば、 ω1=ω1+ω2 −・−−−−−・−・
(21が得られる。そこで、00式にしたがって演算
を実行すれば、和ベクトルδ軸成分の演算値Eδ“が得
られる。
れば、 ω1=ω1+ω2 −・−−−−−・−・
(21が得られる。そこで、00式にしたがって演算
を実行すれば、和ベクトルδ軸成分の演算値Eδ“が得
られる。
真値Eδに対する演算値Eδ9の誤差は、電流モデルの
演算誤差と同様に、二次抵抗設定値の真値に対する誤差
に起因する。
演算誤差と同様に、二次抵抗設定値の真値に対する誤差
に起因する。
そこで、演算手段21の演算値を真値Eδとみなし、演
算手段22の演算値E6*が演算手段21からの真値E
δに一敗するように、調節手段23によって電流モデル
内の二次抵抗設定値R2を修正してやれば、その二次抵
抗設定値は真値に近づき、電流モデルは正確な磁束軸角
度位置を出力できるようになる。この修正動作は、第1
図に示されているように、二次抵抗設定器16の設定値
R2゜に調節手段23からの補正値ΔR2を加え合わせ
ることによって行われ、演算に用いられる二次抵抗設定
値は、Rz=Rto+ΔR2となる。
算手段22の演算値E6*が演算手段21からの真値E
δに一敗するように、調節手段23によって電流モデル
内の二次抵抗設定値R2を修正してやれば、その二次抵
抗設定値は真値に近づき、電流モデルは正確な磁束軸角
度位置を出力できるようになる。この修正動作は、第1
図に示されているように、二次抵抗設定器16の設定値
R2゜に調節手段23からの補正値ΔR2を加え合わせ
ることによって行われ、演算に用いられる二次抵抗設定
値は、Rz=Rto+ΔR2となる。
このようにすることによって、電流モデルは正確に磁束
軸角度位置を算出することができ、これにより誘導電動
機の高性能の可変速制御が保証される。
軸角度位置を算出することができ、これにより誘導電動
機の高性能の可変速制御が保証される。
第4図ないし第6図は、本発明による誘導電動機の可変
速駆動装置の要部、即ちそれぞれ第1図における演算手
段21.22および調節手段23の具体的実施例を示す
。
速駆動装置の要部、即ちそれぞれ第1図における演算手
段21.22および調節手段23の具体的実施例を示す
。
第4図によれば、演算手段21では、電圧検出器211
にて電動機端子から検出された線間電圧が、相電圧V、
□ Vlcに直されてから、3相/2相変換器212に
より先のα瞬式にしたがってα−β固定座標系の成分v
ta’+vtβに変換される。もちろん線間電圧から直
接に成分v1.1”1βに変換することもできる。変流
器41.42(第1図)にて検出された相電流t Im
+ + ICは3相/2相変換器213にて、先の0
1式にしたがいα−β固定座標系の成分i波。
にて電動機端子から検出された線間電圧が、相電圧V、
□ Vlcに直されてから、3相/2相変換器212に
より先のα瞬式にしたがってα−β固定座標系の成分v
ta’+vtβに変換される。もちろん線間電圧から直
接に成分v1.1”1βに変換することもできる。変流
器41.42(第1図)にて検出された相電流t Im
+ + ICは3相/2相変換器213にて、先の0
1式にしたがいα−β固定座標系の成分i波。
11βに変換される。係数器2141.2142と微分
器2151゜2152と加算器2161.2162とは
先(7)Q[0式の演算を実行し 、和ベクトル弯′の
α−β固定座標系の成\分” a + Eβを算出す
る部分である。この算出された成分E、、Eβはベクト
ル回転器217にて先の09式にしたがって座標変換さ
れる。この結果、和ヘクトル舊 のδ軸成分Eδが出力
される。この場合に、ベクトル回転器217に導くべき
、一次電流ベクトル玉の角度位置εは成分tlcX、j
lβがら得てもよいが、ここでは、電流モデルにより演
算された磁束軸の角度位置φと後述の演算手段22で付
加的に得られるθとを加算する加算器218の出力(ε
=φ+θ)にて与えられる。
器2151゜2152と加算器2161.2162とは
先(7)Q[0式の演算を実行し 、和ベクトル弯′の
α−β固定座標系の成\分” a + Eβを算出す
る部分である。この算出された成分E、、Eβはベクト
ル回転器217にて先の09式にしたがって座標変換さ
れる。この結果、和ヘクトル舊 のδ軸成分Eδが出力
される。この場合に、ベクトル回転器217に導くべき
、一次電流ベクトル玉の角度位置εは成分tlcX、j
lβがら得てもよいが、ここでは、電流モデルにより演
算された磁束軸の角度位置φと後述の演算手段22で付
加的に得られるθとを加算する加算器218の出力(ε
=φ+θ)にて与えられる。
第5図によれば、演算手段22ではに/P変換器221
が電流モデル(第1図)よりの’N+ITを極座標に変
換し、大きさ11と角度θを出力する。
が電流モデル(第1図)よりの’N+ITを極座標に変
換し、大きさ11と角度θを出力する。
角度θは上記加算器218(第4図)に導かれる。更に
電流モデルよりのiH,iアはそれぞれ割算器2221
、2222にて前記ilで割算される。各割算器の出力
は先の式L2のから分かるようにcosθ、sinθで
ある。一方、電流モデルで算出されたすべり周波数ω1
と速度センサ6(第1図)からの回転子角速度ω2とが
加算器223で加算されて磁束角速度ω、となる。磁束
指令器9(第1図)からの磁束指令値甲2は微分器22
4で微分される。掛算器2251〜2253、加算器2
26、係数器227の部分は先の(財)式にて所望のE
δ“を算出する演算部分である。
電流モデルよりのiH,iアはそれぞれ割算器2221
、2222にて前記ilで割算される。各割算器の出力
は先の式L2のから分かるようにcosθ、sinθで
ある。一方、電流モデルで算出されたすべり周波数ω1
と速度センサ6(第1図)からの回転子角速度ω2とが
加算器223で加算されて磁束角速度ω、となる。磁束
指令器9(第1図)からの磁束指令値甲2は微分器22
4で微分される。掛算器2251〜2253、加算器2
26、係数器227の部分は先の(財)式にて所望のE
δ“を算出する演算部分である。
第6図によれば、第5図による演算手段22にて求めら
れた演算値Eδ0が調節手段23に導かれ1、比較点2
31において第4図の演算手段21からの演算値Eδと
比較される。比較点231において得られる制御偏差E
δ−Eδ9は極性切換器232を介してPI調節器23
3に入力される。このPi1g節器の出力が補正値ΔR
zとして、第1図における電流モデル内で、加算点19
にて二次抵抗設定器16の設定値R2゜と加算され、こ
れによって、電流モデルは二次抵抗設定値R2=R,。
れた演算値Eδ0が調節手段23に導かれ1、比較点2
31において第4図の演算手段21からの演算値Eδと
比較される。比較点231において得られる制御偏差E
δ−Eδ9は極性切換器232を介してPI調節器23
3に入力される。このPi1g節器の出力が補正値ΔR
zとして、第1図における電流モデル内で、加算点19
にて二次抵抗設定器16の設定値R2゜と加算され、こ
れによって、電流モデルは二次抵抗設定値R2=R,。
+ΔR2を演算に使用する。極性切換器232は第5図
の演算手段22において付加的に得られる磁束角速度ω
、の極性に応じて制御偏差Eδ−Eδ0の極性を切り換
える。この極性切り換えについて、第7図および第8図
を参照して説明する。
の演算手段22において付加的に得られる磁束角速度ω
、の極性に応じて制御偏差Eδ−Eδ0の極性を切り換
える。この極性切り換えについて、第7図および第8図
を参照して説明する。
制御原理を定性的に説明するために、定常状態を考える
。t2I1式において、p(甲2)=0とすると、とな
る。この場合のEδは誘起電圧ベクトルπ2のδ軸成分
と等しい。この関係が第2図のベクトル図に示されてい
る。これからも分かるように、EδはR1による電圧降
下に無関係の値である。
。t2I1式において、p(甲2)=0とすると、とな
る。この場合のEδは誘起電圧ベクトルπ2のδ軸成分
と等しい。この関係が第2図のベクトル図に示されてい
る。これからも分かるように、EδはR1による電圧降
下に無関係の値である。
今、制御回路の電流モデルで設定したR2が真価からず
れて、電流モデルで演算された磁束軸(M軸)と電動機
内の磁束軸(M’軸)がずれたときの動作を説明する。
れて、電流モデルで演算された磁束軸(M軸)と電動機
内の磁束軸(M’軸)がずれたときの動作を説明する。
第7図および第8図において、*は制御回路内の指令値
を意味する。第7図は磁束の回転方向が反時計方向の場
合、第8図は磁束の回転方向が時計方向の場合を示す。
を意味する。第7図は磁束の回転方向が反時計方向の場
合、第8図は磁束の回転方向が時計方向の場合を示す。
両図共にM゛軸がM軸に比べ角度が進んでいる状態を示
している。
している。
最初に第7図を説明する。電動機に流す電流が一定であ
るとすると、この電流のM゛軸成分はi14は、i14
>iH”となる。これは電動機の磁束の方が大きいこと
を示し、誘起電圧ベクトルの大きさも電動機の方が大き
い(II!zl>lπ?1)。仮に、R1の値は変化し
ないものとして、先の和ベクトルを求めると、(1弯°
1〉1弯°11)となり゛、和ベクトル舊゛のδ軸成分
はEδ〉Eδ0となる。
るとすると、この電流のM゛軸成分はi14は、i14
>iH”となる。これは電動機の磁束の方が大きいこと
を示し、誘起電圧ベクトルの大きさも電動機の方が大き
い(II!zl>lπ?1)。仮に、R1の値は変化し
ないものとして、先の和ベクトルを求めると、(1弯°
1〉1弯°11)となり゛、和ベクトル舊゛のδ軸成分
はEδ〉Eδ0となる。
このように磁束軸がずれると、その変化は電圧ベクトル
のδ軸成分に影響する。この場合にM軸とM°軸とを一
致させるためには、M軸を反時計方向に回転させればよ
い。これは、すべり角度の絶対値を増加させることを意
味し、制御回路内の二次抵抗設定値を増加させればよい
。
のδ軸成分に影響する。この場合にM軸とM°軸とを一
致させるためには、M軸を反時計方向に回転させればよ
い。これは、すべり角度の絶対値を増加させることを意
味し、制御回路内の二次抵抗設定値を増加させればよい
。
第8図は磁束ベクトルが時計方向に回転しているため、
発生する誘起電圧の極性は第7図の場合と逆である。電
圧ベクトルのδ軸成分に着目すると、Eδ>R6“とな
り、第7図の場合と同じであるが、M軸とM”軸とを一
致させるためには、M軸を反時計方向に回転させる必要
があり、これは、すべり角度の絶対値を減少させること
を意味するので、制御回路内の二次抵抗設定値を減少さ
せればよい。
発生する誘起電圧の極性は第7図の場合と逆である。電
圧ベクトルのδ軸成分に着目すると、Eδ>R6“とな
り、第7図の場合と同じであるが、M軸とM”軸とを一
致させるためには、M軸を反時計方向に回転させる必要
があり、これは、すべり角度の絶対値を減少させること
を意味するので、制御回路内の二次抵抗設定値を減少さ
せればよい。
第7図および第8図の説明から分かるよ−うに、磁束ベ
クトルの回転方向により、即ち磁束の角速度ω、の極性
により、二次抵抗の補正値ΔR2の極性が異なる。第6
図における極性切換器232はこれを考慮したものであ
る。
クトルの回転方向により、即ち磁束の角速度ω、の極性
により、二次抵抗の補正値ΔR2の極性が異なる。第6
図における極性切換器232はこれを考慮したものであ
る。
第9図は第5図による演算手段22の変形例を示し、こ
れはQυ式においてp(甲2)の項を省略して演算値E
δ1を求めるようにした場合の実施例であり、磁束の変
化が小さい場合には構成が簡単なため有利となる。一般
に二次抵抗の温度上昇は回転子の熱時定数にしたがって
おり、平均的な二次抵抗の変化を補正するには、この第
9図の実施例で十分である。
れはQυ式においてp(甲2)の項を省略して演算値E
δ1を求めるようにした場合の実施例であり、磁束の変
化が小さい場合には構成が簡単なため有利となる。一般
に二次抵抗の温度上昇は回転子の熱時定数にしたがって
おり、平均的な二次抵抗の変化を補正するには、この第
9図の実施例で十分である。
以上述べた実施例中の各種回路は、公知のアナログ技術
、デジタル技術、ソフトウェア技術のいずれでも容易に
構成できる。また、本原理の実施例の説明にあたって、
トランジスタインバータを用いているが、他の変換装置
2例えば電流形インバータ、GTOインバータ、サイク
ロコンバータ等を用いても実現できることはいうまでも
ない。
、デジタル技術、ソフトウェア技術のいずれでも容易に
構成できる。また、本原理の実施例の説明にあたって、
トランジスタインバータを用いているが、他の変換装置
2例えば電流形インバータ、GTOインバータ、サイク
ロコンバータ等を用いても実現できることはいうまでも
ない。
更に、直接に二次抵抗設定値を修正しな(でもすべり周
波数ω2.を修正するなどのように、結果的に二次抵抗
設定値を修正したことになればよいので、この点に関し
ても種々変形が可能である。
波数ω2.を修正するなどのように、結果的に二次抵抗
設定値を修正したことになればよいので、この点に関し
ても種々変形が可能である。
以上のように、本発明によれば、電動機の誘起電圧ベク
トルと一次抵抗電圧降下ベクトルの和ベクトルについて
の、一次電流ベクトルに直交する成分を、一方では運転
中に大幅に変動する二次抵抗および一次抵抗を演算パラ
メータとして使用しない第1の演算手段で求め、他方で
は制御回路内の電流モデルと同様に運転中に大幅に変動
する二次抵抗を演算パラメータとして使用する第2の演
算手段で求め、第2の演算手段で求められる値が第1の
演算手段で求められる値に一致するように二次抵抗設定
値を修正することによって、この二次抵抗設定値を電動
機の二次抵抗の真値に近づけることができるので、電流
モデルによって演算される磁束軸の角度位置が正確とな
り、しかも従来のように一次抵抗を演算パラメータとし
て含んでいないので低い速度範囲においても修正動作を
有効に働かせることができ、したがって電動機の可変速
制御性能の著しい向上を図ることができる。
トルと一次抵抗電圧降下ベクトルの和ベクトルについて
の、一次電流ベクトルに直交する成分を、一方では運転
中に大幅に変動する二次抵抗および一次抵抗を演算パラ
メータとして使用しない第1の演算手段で求め、他方で
は制御回路内の電流モデルと同様に運転中に大幅に変動
する二次抵抗を演算パラメータとして使用する第2の演
算手段で求め、第2の演算手段で求められる値が第1の
演算手段で求められる値に一致するように二次抵抗設定
値を修正することによって、この二次抵抗設定値を電動
機の二次抵抗の真値に近づけることができるので、電流
モデルによって演算される磁束軸の角度位置が正確とな
り、しかも従来のように一次抵抗を演算パラメータとし
て含んでいないので低い速度範囲においても修正動作を
有効に働かせることができ、したがって電動機の可変速
制御性能の著しい向上を図ることができる。
第1図は本発明装置の実施例を示すブロック図、第2図
はベクトル制御原理を説明するためのベクトル図、第3
図は磁束演算のための電圧モデルを示すブロック図、第
4図は第1図の実施例における第1の演算手段の具体的
実施例を示すブロック図、第5図は第1図の実施例にお
ける第2の演算手段の具体的実施例を示すブロック図、
第6図は第1図の実施例における調節手段の具体的実施
例を示すブロック図、第7図および第8図は第6図にお
ける極性切換器の役割を説明するためのベクトル図、第
9図は第5図に示された第2の演算手段の具体的実施例
に対する変形例を示す。 1−誘導電動機、2−電力変換器、5−・電流調節器、
8−・−速度調節器、9・−磁束指令器、旦−・−磁束
軸の角度位置を演算するための電流モデルを含む制御回
路部分、16−二次抵抗設定器、19−・−座標変換器
、21・−第1の演算手段、22−・−第2の演算手段
、23・・−調節手段。 肩2図 11に 第3□□□ と14と t!15ど 第6 目 第9罰
はベクトル制御原理を説明するためのベクトル図、第3
図は磁束演算のための電圧モデルを示すブロック図、第
4図は第1図の実施例における第1の演算手段の具体的
実施例を示すブロック図、第5図は第1図の実施例にお
ける第2の演算手段の具体的実施例を示すブロック図、
第6図は第1図の実施例における調節手段の具体的実施
例を示すブロック図、第7図および第8図は第6図にお
ける極性切換器の役割を説明するためのベクトル図、第
9図は第5図に示された第2の演算手段の具体的実施例
に対する変形例を示す。 1−誘導電動機、2−電力変換器、5−・電流調節器、
8−・−速度調節器、9・−磁束指令器、旦−・−磁束
軸の角度位置を演算するための電流モデルを含む制御回
路部分、16−二次抵抗設定器、19−・−座標変換器
、21・−第1の演算手段、22−・−第2の演算手段
、23・・−調節手段。 肩2図 11に 第3□□□ と14と t!15ど 第6 目 第9罰
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)出力電圧の大きさ、周波数および位相の制御できる
電力変換器により給電される誘導電動機の可変速駆動の
ために、トルク指令値、磁束指令値、回転速度および電
動機定数から磁束軸の角度位置を演算する電流モデルを
用いて、電動機の一次電流ベクトルを磁束軸に平行な成
分とこれに直交する成分とに分けて両成分を互いに独立
に制御する制御装置を備えた誘導電動機の可変速駆動装
置において、 電動機の誘起電圧ベクトルと一次抵抗電圧降下ベクトル
との和ベクトルの、一次電流ベクトルに対して直交する
成分を、電動機から検出した一次電圧ベクトルおよび一
次電流ベクトルから電動機定数を用いて演算する第1の
演算手段と、 電動機の誘起電圧ベクトルと一次抵抗電圧降下ベクトル
との和ベクトルの、一次電流ベクトルに対して直交する
成分を、前記電流モデルと同様にトルク指令値、磁束指
令値、回転速度から電動機定数を用いて演算する第2の
演算手段と、 前記第2の演算手段および前記電流モデルが演算に用い
る電動機定数の一つである二次抵抗の設定値、またはこ
れから導き出されるすべり周波数の如き演算過程の途中
で得られる中間演算値を両演算手段の演算結果が一致す
るように修正する調節手段と、 を備えることを特徴とする誘導電動機の可変速駆動装置
。 2)前記第2の演算手段は前記電流モデルの演算と少な
くとも一部を共有している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可変速駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62102373A JPS63268489A (ja) | 1987-04-25 | 1987-04-25 | 誘導電動機の可変速駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62102373A JPS63268489A (ja) | 1987-04-25 | 1987-04-25 | 誘導電動機の可変速駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63268489A true JPS63268489A (ja) | 1988-11-07 |
Family
ID=14325658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62102373A Pending JPS63268489A (ja) | 1987-04-25 | 1987-04-25 | 誘導電動機の可変速駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63268489A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01194883A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
| JPH02133091A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-05-22 | Fuji Electric Co Ltd | すべり周波数形ベクトル制御装置 |
| JPH02276490A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-13 | Toshiba Corp | 電圧形インバータ装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583592A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の制御装置 |
| JPS59156184A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-05 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
-
1987
- 1987-04-25 JP JP62102373A patent/JPS63268489A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS583592A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-10 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の制御装置 |
| JPS59156184A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-05 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01194883A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
| JPH02133091A (ja) * | 1988-07-04 | 1990-05-22 | Fuji Electric Co Ltd | すべり周波数形ベクトル制御装置 |
| JPH02276490A (ja) * | 1989-04-17 | 1990-11-13 | Toshiba Corp | 電圧形インバータ装置 |
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