JPS635998B2 - - Google Patents
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- JPS635998B2 JPS635998B2 JP54102922A JP10292279A JPS635998B2 JP S635998 B2 JPS635998 B2 JP S635998B2 JP 54102922 A JP54102922 A JP 54102922A JP 10292279 A JP10292279 A JP 10292279A JP S635998 B2 JPS635998 B2 JP S635998B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction motor
- current
- current component
- circuit
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using supply voltage with constant frequency and variable amplitude
- H02P27/026—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using supply voltage with constant frequency and variable amplitude whereby the speed is regulated by measuring the motor speed and comparing it with a given physical value
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は誘導電動機の制御方式に係り、特に
負荷となる誘導電動機の界磁電流成分とトルク電
流成分をそれぞれ独立に制御することができる電
力変換装置を用いて誘導電動機を駆動する場合の
制御方式に関するものである。
負荷となる誘導電動機の界磁電流成分とトルク電
流成分をそれぞれ独立に制御することができる電
力変換装置を用いて誘導電動機を駆動する場合の
制御方式に関するものである。
誘導電動機を用いて可変速運転を行なう場合各
種の制御方式があるが、その制御範囲の広さと任
意の負荷条件において任意の速度で運転できるこ
と及び誘導電動機として堅牢でメインテナンスフ
リーであるかご形誘導電動機を使用することがで
きるという面から、一次周波数制御方式が使用さ
れることが多い。第１図は一次周波数制御方式の
代表的なブロツク図であり、交流電源１１から得
られる電力を任意の周波数、任意の電圧、電流の
交流電力に変換する電力変換装置１２を介して負
荷となる誘導電動機１３を駆動する構成である。
電力変換装置１２はある周波数、ある電圧を有す
る交流電源として使用される場合には各種の回路
例があるが、この発明の目的とする誘導電動機の
制御方式を実現するべき回路の１例として第２図
に示す。同図において、交流電源１１より得られ
る電力は整流回路１２１を介して直流に変換さ
れ、直流リアクトル１２２にて平滑化している。
更にこの直流電力をインバータ回路１２３にて再
び交流電力に変換して負荷となる誘導電動機１３
を駆動している。インバータ回路１２３は直列ダ
イオード方式と呼ばれている電流形インバータ装
置であるが、この発明にとつて特に限定された回
路ではないため、その詳細説明を省く。この第２
図に示される電流形インバータ装置がこの発明の
誘導電動機の制御方式に対して有効な理由は、後
に述べる瞬時の出力交流電流及び位相が制御でき
るためである。その理由は、電流は整流回路１２
１により、位相はインバータ回路１２３により制
御できるためである。
種の制御方式があるが、その制御範囲の広さと任
意の負荷条件において任意の速度で運転できるこ
と及び誘導電動機として堅牢でメインテナンスフ
リーであるかご形誘導電動機を使用することがで
きるという面から、一次周波数制御方式が使用さ
れることが多い。第１図は一次周波数制御方式の
代表的なブロツク図であり、交流電源１１から得
られる電力を任意の周波数、任意の電圧、電流の
交流電力に変換する電力変換装置１２を介して負
荷となる誘導電動機１３を駆動する構成である。
電力変換装置１２はある周波数、ある電圧を有す
る交流電源として使用される場合には各種の回路
例があるが、この発明の目的とする誘導電動機の
制御方式を実現するべき回路の１例として第２図
に示す。同図において、交流電源１１より得られ
る電力は整流回路１２１を介して直流に変換さ
れ、直流リアクトル１２２にて平滑化している。
更にこの直流電力をインバータ回路１２３にて再
び交流電力に変換して負荷となる誘導電動機１３
を駆動している。インバータ回路１２３は直列ダ
イオード方式と呼ばれている電流形インバータ装
置であるが、この発明にとつて特に限定された回
路ではないため、その詳細説明を省く。この第２
図に示される電流形インバータ装置がこの発明の
誘導電動機の制御方式に対して有効な理由は、後
に述べる瞬時の出力交流電流及び位相が制御でき
るためである。その理由は、電流は整流回路１２
１により、位相はインバータ回路１２３により制
御できるためである。
以下の説明を理解し易くするため、誘導電動機
の界磁電流成分とトルク電流成分をそれぞれ独立
に制御する原理について述べる。誘導電動機にお
いて１次電流ベクトル1と２次磁束ベクトル〓2
との関係は （１＋T2P＋jωST2）〓2＝Ｍ1 ……(1) で表わされる。ただし、T2は電動機２次時定数、
Ｍは１次、２次相互インダクタンス、ωSはすべ
り角速度、またＰは微分演算子である。この関係
を図に示したのが第３図である。同図において
１の〓2軸成分を1d、その直角成分を1qとすれ
ば、誘導電動機における発生トルクＴおよび２次
磁束Φ2は、 Ｔ＝Ｍ／L2Φ2 1q ……(2) Φ2＝Ｍ／１＋T2P1d ……(3) にて表わされる。ただし、L2は２次自己インダ
クタンスである。(2)，(3)から、トルクＴ及び２次
磁束Φ2は1q・1dにより制御することができ、
1dを界磁電流成分、1qをトルク電流成分と呼
ぶことにする。また滑り角速度は(1)と(2)から ωS＝Ｍ／T2Φ2 1q＝L2／T2Φ2／2Ｔ ……(4) にて表わされる。従つてトルク基準T※、２次磁
束基準Φ2※に一致したトルク及び２次磁束を持
つた誘導電動機の運転をするためには(2)，(3)より
1q・1dを合成した誘導電動機の一次電流1
と、(4)式及び誘導電動機の運転角速度ωnの合成
角速度ω1＝ωn＋ωSを持つた交流を供給すればよ
いことがわかる。
の界磁電流成分とトルク電流成分をそれぞれ独立
に制御する原理について述べる。誘導電動機にお
いて１次電流ベクトル1と２次磁束ベクトル〓2
との関係は （１＋T2P＋jωST2）〓2＝Ｍ1 ……(1) で表わされる。ただし、T2は電動機２次時定数、
Ｍは１次、２次相互インダクタンス、ωSはすべ
り角速度、またＰは微分演算子である。この関係
を図に示したのが第３図である。同図において
１の〓2軸成分を1d、その直角成分を1qとすれ
ば、誘導電動機における発生トルクＴおよび２次
磁束Φ2は、 Ｔ＝Ｍ／L2Φ2 1q ……(2) Φ2＝Ｍ／１＋T2P1d ……(3) にて表わされる。ただし、L2は２次自己インダ
クタンスである。(2)，(3)から、トルクＴ及び２次
磁束Φ2は1q・1dにより制御することができ、
1dを界磁電流成分、1qをトルク電流成分と呼
ぶことにする。また滑り角速度は(1)と(2)から ωS＝Ｍ／T2Φ2 1q＝L2／T2Φ2／2Ｔ ……(4) にて表わされる。従つてトルク基準T※、２次磁
束基準Φ2※に一致したトルク及び２次磁束を持
つた誘導電動機の運転をするためには(2)，(3)より
1q・1dを合成した誘導電動機の一次電流1
と、(4)式及び誘導電動機の運転角速度ωnの合成
角速度ω1＝ωn＋ωSを持つた交流を供給すればよ
いことがわかる。
以上の説明を電流形インバータ装置に実現した
制御ブロツク図を第４図に示す。同図において誘
導電動機１３に対する運転角速度基準１４（ωn
※）と誘導電動機１３の回転軸に直結された速度
センサー１５からの運転角速度ωnが比較増巾さ
れて速度制御１６を介してトルク基準T※を得
る。演算回路１７は(2)式に従つてトルク基準T※
よりトルク電流成分1qを求める回路である。ま
た２次磁束基準１８より与えられる２次磁束基準
Φ2※は演算回路１９を介して(3)式に従つて演算
され界磁電流成分1dを得る。トルク電流成分
1qと界磁電流成分1dを合成して得られる１次電
流基準1※に従つて電力変換装置１２の出力電
流を制御する電流制御回路２０は、電流基準と電
流検出回路２１からの帰還信号を誤差増幅するこ
とによつて制御信号を発する回路である。一方ト
ルク基準T※と２次磁束基準Φ2※から(4)式に従つ
て演算する演算回路２２から得られる信号は滑り
角速度ωSとなり、周波数制御回路２３は、ω1＝
ωn＋ωSに対応した周波数を電力変換装置１２か
ら供給する制御信号を発する。従つて、運転角速
度基準ωn※及び２次磁束基準Φ2※に一致した運
転角速度及び２次磁束にて誘導電動機の運転が可
能となる。電流制御回路２０へ信号を供給するロ
ジツク回路５１は、電力変換装置１２の運転、停
止を指令するスイツチ５２に従つて電流制御回路
２０を動作或いは不動作にする機能を持ち、電力
変換装置１２が停止の時には、誘導電動機１３へ
流す電流を絞つて流さないようにし、電力変換装
置１２が運転の時には誘導電動機１３へ電流を流
すように制御する。
制御ブロツク図を第４図に示す。同図において誘
導電動機１３に対する運転角速度基準１４（ωn
※）と誘導電動機１３の回転軸に直結された速度
センサー１５からの運転角速度ωnが比較増巾さ
れて速度制御１６を介してトルク基準T※を得
る。演算回路１７は(2)式に従つてトルク基準T※
よりトルク電流成分1qを求める回路である。ま
た２次磁束基準１８より与えられる２次磁束基準
Φ2※は演算回路１９を介して(3)式に従つて演算
され界磁電流成分1dを得る。トルク電流成分
1qと界磁電流成分1dを合成して得られる１次電
流基準1※に従つて電力変換装置１２の出力電
流を制御する電流制御回路２０は、電流基準と電
流検出回路２１からの帰還信号を誤差増幅するこ
とによつて制御信号を発する回路である。一方ト
ルク基準T※と２次磁束基準Φ2※から(4)式に従つ
て演算する演算回路２２から得られる信号は滑り
角速度ωSとなり、周波数制御回路２３は、ω1＝
ωn＋ωSに対応した周波数を電力変換装置１２か
ら供給する制御信号を発する。従つて、運転角速
度基準ωn※及び２次磁束基準Φ2※に一致した運
転角速度及び２次磁束にて誘導電動機の運転が可
能となる。電流制御回路２０へ信号を供給するロ
ジツク回路５１は、電力変換装置１２の運転、停
止を指令するスイツチ５２に従つて電流制御回路
２０を動作或いは不動作にする機能を持ち、電力
変換装置１２が停止の時には、誘導電動機１３へ
流す電流を絞つて流さないようにし、電力変換装
置１２が運転の時には誘導電動機１３へ電流を流
すように制御する。
いま第４図に示される制御回路において、第５
図に示されるパターンにて運転した場合を考え
る。同図において時刻t1に運転を開始し、加速―
加速完了―定速―減速のパターンで時刻t2に停止
する。時刻t2から時刻t3までは運転停止期間で時
刻t3から再び運転を開始するパターンである。こ
のような運転パターンでは頻繁に運転と運転停止
が繰返されるが、第４図の制御回路においては停
止時にはスイツチ５２が開路状態となり、ロジツ
ク回路５１により電流制御回路２０を絞つている
ため、時刻t1の運転開始時に誘導電動機１３の界
磁を立ち上げるため過大な電流を流さなければな
らない。この電流は第３図のT2P〓2のベクトル
に相当する電流であり、負荷となる誘導電動機が
大容量になる程一般に時定数T2が大きくなるの
で必要な電流が大きくなる。また、時刻t1は加速
開始時であるので充分な加速トルクを得るために
はトルク電流成分も必要となり、負荷となる誘導
電動機の容量に対し運転開始時の容量を確保する
だけで過大な容量を持つ電力変換装置が必要とな
る欠点があつた。
図に示されるパターンにて運転した場合を考え
る。同図において時刻t1に運転を開始し、加速―
加速完了―定速―減速のパターンで時刻t2に停止
する。時刻t2から時刻t3までは運転停止期間で時
刻t3から再び運転を開始するパターンである。こ
のような運転パターンでは頻繁に運転と運転停止
が繰返されるが、第４図の制御回路においては停
止時にはスイツチ５２が開路状態となり、ロジツ
ク回路５１により電流制御回路２０を絞つている
ため、時刻t1の運転開始時に誘導電動機１３の界
磁を立ち上げるため過大な電流を流さなければな
らない。この電流は第３図のT2P〓2のベクトル
に相当する電流であり、負荷となる誘導電動機が
大容量になる程一般に時定数T2が大きくなるの
で必要な電流が大きくなる。また、時刻t1は加速
開始時であるので充分な加速トルクを得るために
はトルク電流成分も必要となり、負荷となる誘導
電動機の容量に対し運転開始時の容量を確保する
だけで過大な容量を持つ電力変換装置が必要とな
る欠点があつた。
この発明は上述した欠点を除去するためになさ
れたものであり、負荷となる誘導電動機の運転停
止時にも界磁電流成分の電流だけは供給すること
より、運転開始時にだけ必要な過大容量を抑えて
負荷の容量に対応した経済的で信頼性の高い誘導
電動機の制御方式を提供することにある。
れたものであり、負荷となる誘導電動機の運転停
止時にも界磁電流成分の電流だけは供給すること
より、運転開始時にだけ必要な過大容量を抑えて
負荷の容量に対応した経済的で信頼性の高い誘導
電動機の制御方式を提供することにある。
第６図にこの発明の一実施例を示す。第６図が
第４図と異なる点は、電流制御回路２０へ信号を
供給するロジツク回路５１に通常の電力変換装置
１２の運転停止を指令するスイツチ５２と並列に
短時間の停止期間或いは決められた運転、停止パ
ターンの中の停止期間等及び負荷誘導電動機の加
速時刻以前に界磁電流成分の電流を流す期間例え
ば第５図のｔ２〜ｔ３の期間に電流制御回路２０
の絞り解除を指令するスイツチ５３を追加した点
と、スイツチ５３に応動して運転角速度基準ω※
を入切するスイツチ５４を設けた点である。同図
の作用は次のように説明される。通常の運転停止
はスイツチ５２によつて行なわれるが、上述のよ
うに界磁電流成分の電流のみ流す期間TPにはス
イツチ５３が開路することによつて電流制御回路
２０の絞りが解除されると共に、運転角速度基準
ω※が切り離されて零速度指令と同等の指令とな
る。又、電動機が運転停止にあるときは通常、図
示しないブレーキがかかつているため速度帰還信
号も零である。従つて、トルク電流成分の電流は
トルク基準T※が零指令となるため流れず、界磁
電流成分のみの電流を流すことになる。
第４図と異なる点は、電流制御回路２０へ信号を
供給するロジツク回路５１に通常の電力変換装置
１２の運転停止を指令するスイツチ５２と並列に
短時間の停止期間或いは決められた運転、停止パ
ターンの中の停止期間等及び負荷誘導電動機の加
速時刻以前に界磁電流成分の電流を流す期間例え
ば第５図のｔ２〜ｔ３の期間に電流制御回路２０
の絞り解除を指令するスイツチ５３を追加した点
と、スイツチ５３に応動して運転角速度基準ω※
を入切するスイツチ５４を設けた点である。同図
の作用は次のように説明される。通常の運転停止
はスイツチ５２によつて行なわれるが、上述のよ
うに界磁電流成分の電流のみ流す期間TPにはス
イツチ５３が開路することによつて電流制御回路
２０の絞りが解除されると共に、運転角速度基準
ω※が切り離されて零速度指令と同等の指令とな
る。又、電動機が運転停止にあるときは通常、図
示しないブレーキがかかつているため速度帰還信
号も零である。従つて、トルク電流成分の電流は
トルク基準T※が零指令となるため流れず、界磁
電流成分のみの電流を流すことになる。
第７図にはこの発明の別の実施例を示す。同図
において第６図と異なる点は、速度センサー１５
からの運転角速度ωnを入力として誘導電動機１
３の停止時にスイツチ切換指令S3を発生し、２次
磁束基準を切換える切換回路２４、誘導電動機１
３の停止時の２次磁束基準２５及び上述切換回路
２４のスイツチ切換指令S3に従つて動作し２次磁
束基準を切換えるスイツチ２６を追加した点であ
る。同図の作用は第６図の作用に停止時の界磁電
流成分の電流を下げるために２次磁束基準を切換
えることを追加したことである。この実施例で
は、停止時に下げた２次磁束を加速時に増加させ
る成分の電流（第３図にT2P〓2に対応）だけの
容量増加は必要であるが、停止時の界磁電流を下
げることが出来るメリツトがある。
において第６図と異なる点は、速度センサー１５
からの運転角速度ωnを入力として誘導電動機１
３の停止時にスイツチ切換指令S3を発生し、２次
磁束基準を切換える切換回路２４、誘導電動機１
３の停止時の２次磁束基準２５及び上述切換回路
２４のスイツチ切換指令S3に従つて動作し２次磁
束基準を切換えるスイツチ２６を追加した点であ
る。同図の作用は第６図の作用に停止時の界磁電
流成分の電流を下げるために２次磁束基準を切換
えることを追加したことである。この実施例で
は、停止時に下げた２次磁束を加速時に増加させ
る成分の電流（第３図にT2P〓2に対応）だけの
容量増加は必要であるが、停止時の界磁電流を下
げることが出来るメリツトがある。
以上説明したように、負荷となる誘導電動機の
停止時にも界磁電流成分の電流だけを供給するこ
とにより以下の特長を持つた誘導電動機の制御方
式を供給することができる。
停止時にも界磁電流成分の電流だけを供給するこ
とにより以下の特長を持つた誘導電動機の制御方
式を供給することができる。
(1) 負荷の誘導電動機の加速開始時に２次磁束を
立ち上げるための界磁電流成分の電流を流す必
要がないので、負荷の誘導電動機の容量に対応
した電力変換装置の容量を充分に加速トルクと
して使用でき、経済的でしかも応答の速い誘導
電動機の制御が可能となる。
立ち上げるための界磁電流成分の電流を流す必
要がないので、負荷の誘導電動機の容量に対応
した電力変換装置の容量を充分に加速トルクと
して使用でき、経済的でしかも応答の速い誘導
電動機の制御が可能となる。
(2) 更に負荷となる誘導電動機の停止時に２次磁
束を弱めることにより、わずかな界磁電流成分
の増加はあるが経済的にメリツトのある誘導電
動機の制御が可能となる。
束を弱めることにより、わずかな界磁電流成分
の増加はあるが経済的にメリツトのある誘導電
動機の制御が可能となる。
第１図は誘導電動機の一次周波数制御のブロツ
ク図、第２図は第１図における電力変換装置の一
例を示す構成図、第３図は誘導電動機に供給する
電流のベクトル図、第４図は従来の制御ブロツク
図、第５図は運転パターンの説明図、第６図はこ
の発明の一実施例を示すブロツク図、第７図はこ
の発明の他の実施例を示すブロツク図である。 １１…交流電源、１２…電力変換装置、１３…
誘導電動機、１４…運転角速度基準、１５…速度
センサー、１６…速度制御回路、１７…演算回
路、１８…２次磁束基準、１９…演算回路、２０
…電流制御回路、２１…電流検出回路、２２…演
算回路、２３…周波数制御回路、２４…切換回
路、２５…２次磁束基準、２６…スイツチ、５１
…ロジツク回路、５２，５３，５４…スイツチ。
ク図、第２図は第１図における電力変換装置の一
例を示す構成図、第３図は誘導電動機に供給する
電流のベクトル図、第４図は従来の制御ブロツク
図、第５図は運転パターンの説明図、第６図はこ
の発明の一実施例を示すブロツク図、第７図はこ
の発明の他の実施例を示すブロツク図である。 １１…交流電源、１２…電力変換装置、１３…
誘導電動機、１４…運転角速度基準、１５…速度
センサー、１６…速度制御回路、１７…演算回
路、１８…２次磁束基準、１９…演算回路、２０
…電流制御回路、２１…電流検出回路、２２…演
算回路、２３…周波数制御回路、２４…切換回
路、２５…２次磁束基準、２６…スイツチ、５１
…ロジツク回路、５２，５３，５４…スイツチ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 負荷となる誘導電動機の界磁電流成分とトル
ク電流成分をそれぞれ独立に制御する電力変換装
置を用いて誘導電動機を運転と運転停止が繰返さ
れるように駆動されるものにおいて、前記誘導電
動機の運転停止時にも、界磁電流成分の電流を流
すことを特徴とする誘導電動機の制御方式。 ２ 負荷となる誘導電動機の界磁電流成分とトル
ク電流成分をそれぞれ独立に制御する電力変換装
置を用いて誘導電動機を運転と運転停止が繰返さ
れるように駆動されるものにおいて、前記誘導電
動機の運転停止時において、高速域の界磁電流成
分より少ない界磁電流成分の電流を流すことを特
徴とする誘導電動機の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292279A JPS5629486A (en) | 1979-08-13 | 1979-08-13 | Controlling system for induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292279A JPS5629486A (en) | 1979-08-13 | 1979-08-13 | Controlling system for induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5629486A JPS5629486A (en) | 1981-03-24 |
| JPS635998B2 true JPS635998B2 (ja) | 1988-02-06 |
Family
ID=14340339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10292279A Granted JPS5629486A (en) | 1979-08-13 | 1979-08-13 | Controlling system for induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5629486A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57162988A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-06 | Fanuc Ltd | Ac motor control system |
| JPS61170288A (ja) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
-
1979
- 1979-08-13 JP JP10292279A patent/JPS5629486A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5629486A (en) | 1981-03-24 |
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