JP2000312499A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御装置Info
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- JP2000312499A JP2000312499A JP11119327A JP11932799A JP2000312499A JP 2000312499 A JP2000312499 A JP 2000312499A JP 11119327 A JP11119327 A JP 11119327A JP 11932799 A JP11932799 A JP 11932799A JP 2000312499 A JP2000312499 A JP 2000312499A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 速度センサレスベクトル制御における磁束オ
ブザーバとして、外乱電圧による入力電圧波形の歪みを
ローパスフィルタで除去すると、トルクを必要とすると
きに推定速度の追従性に劣り、ハンチング等を起こす。 【解決手段】 磁束オブザーバ12は、回転座標系の
d,q軸電圧指令を使った磁束推定を行うことで、外乱
電圧を除去するローパスフィルタ13による振幅低減を
防止する。ローパスフィルタ13は、そのフィルタ時定
数をq軸電流指令および出力周波数に応じて変化させる
ことにより、電動機1にトルク発生を必要とするときに
はフィルタ時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性
を高め、それ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくし
て速度リップルを抑制して安定化制御を得る。
ブザーバとして、外乱電圧による入力電圧波形の歪みを
ローパスフィルタで除去すると、トルクを必要とすると
きに推定速度の追従性に劣り、ハンチング等を起こす。 【解決手段】 磁束オブザーバ12は、回転座標系の
d,q軸電圧指令を使った磁束推定を行うことで、外乱
電圧を除去するローパスフィルタ13による振幅低減を
防止する。ローパスフィルタ13は、そのフィルタ時定
数をq軸電流指令および出力周波数に応じて変化させる
ことにより、電動機1にトルク発生を必要とするときに
はフィルタ時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性
を高め、それ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくし
て速度リップルを抑制して安定化制御を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のベク
トル制御装置に係り、特に磁束オブザーバを使用して速
度推定を行う速度センサレスベクトル制御装置に関す
る。
トル制御装置に係り、特に磁束オブザーバを使用して速
度推定を行う速度センサレスベクトル制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】現在、誘導電動機の可変速制御には、速
度検出器による速度フィードハックを用いたベクトル制
御が主に使用されている。しかし、使用環境の制限や速
度検出器のメンテナンス性、コストの問題等から速度検
出器を用いずにベクトル制御を行う速度センサレスベク
トル制御が注目されている。速度センサレス制御にはい
くつかの手法があるが、その中に誘導電動機のモデルと
オブザーバフィードバックを用いた磁束オブザーバを適
用した速度センサレス制御がある。
度検出器による速度フィードハックを用いたベクトル制
御が主に使用されている。しかし、使用環境の制限や速
度検出器のメンテナンス性、コストの問題等から速度検
出器を用いずにベクトル制御を行う速度センサレスベク
トル制御が注目されている。速度センサレス制御にはい
くつかの手法があるが、その中に誘導電動機のモデルと
オブザーバフィードバックを用いた磁束オブザーバを適
用した速度センサレス制御がある。
【0003】この磁束オブザーバには、誘導機の二次磁
束を推定し、その推定磁束に基づいて誘導機を制御する
方式、また、同一次元の磁束オブザーバを適用して、誘
導機の二次抵抗の温度変動補償を追加したり、速度セン
サレス制御を実現した論文が発表されている。これらの
文献例を以下に示す。
束を推定し、その推定磁束に基づいて誘導機を制御する
方式、また、同一次元の磁束オブザーバを適用して、誘
導機の二次抵抗の温度変動補償を追加したり、速度セン
サレス制御を実現した論文が発表されている。これらの
文献例を以下に示す。
【0004】文献1「誘導電動機のパラメータ適応二次
磁束オブザーバの提案とその安定性久保田・松瀬;電気
学会論文誌D,111巻3号,平成3年3月」 文献2「状態観測器を用いた誘導電動機のトルク制御の
特性:橋本・大野・近藤・原島;昭和63年電気学会産業
応用部門全国大会後縁論文集76」 文献3「適応二次磁束オブザーバを用いた誘導電動機の
速度センサレス直接形ベクトル制御;久保田・尾崎・松
瀬・中野;電気学会論文誌D,111巻11号平成3年11月」 文献4「誘導機速度センサレスベクトル制御における同
一次元適応オブザーバの収束性について;揚・金;電気
学会論文誌D,112巻11号,平成4年1月」 同一次元の磁束オブザーバの式は、上記の文献1及び文
献2の論文が知られている。文献1では、連続系の式で
オブザーバを構成し、オイラー法などの数値積分を適用
している。これに対して、文献2では、厳密な離散化を
行い、離散系での演算誤差が少ない方式を発表してい
る。
磁束オブザーバの提案とその安定性久保田・松瀬;電気
学会論文誌D,111巻3号,平成3年3月」 文献2「状態観測器を用いた誘導電動機のトルク制御の
特性:橋本・大野・近藤・原島;昭和63年電気学会産業
応用部門全国大会後縁論文集76」 文献3「適応二次磁束オブザーバを用いた誘導電動機の
速度センサレス直接形ベクトル制御;久保田・尾崎・松
瀬・中野;電気学会論文誌D,111巻11号平成3年11月」 文献4「誘導機速度センサレスベクトル制御における同
一次元適応オブザーバの収束性について;揚・金;電気
学会論文誌D,112巻11号,平成4年1月」 同一次元の磁束オブザーバの式は、上記の文献1及び文
献2の論文が知られている。文献1では、連続系の式で
オブザーバを構成し、オイラー法などの数値積分を適用
している。これに対して、文献2では、厳密な離散化を
行い、離散系での演算誤差が少ない方式を発表してい
る。
【0005】上記の文献1で採用した連続系の方程式の
概要を説明する。誘導機の固定子座標上の状態方程式
は、次式で表現される。なお、ベクトルになるi1は誘
導機の一次電流、v1は一次電圧、λ2は二次磁束であ
る。
概要を説明する。誘導機の固定子座標上の状態方程式
は、次式で表現される。なお、ベクトルになるi1は誘
導機の一次電流、v1は一次電圧、λ2は二次磁束であ
る。
【0006】
【数1】
【0007】ここで、各係数等は、以下の通りである。
【0008】
【数2】
【0009】上記の式において、電圧や電流、磁束成分
は、二軸成分であるが、式の表現を簡略化するために、
ベクトルで表現している。実際には次式のように、α−
βの二軸成分を意味している。
は、二軸成分であるが、式の表現を簡略化するために、
ベクトルで表現している。実際には次式のように、α−
βの二軸成分を意味している。
【0010】
【数3】
【0011】また、誘導機の定数は、次の値を表してい
る。
る。
【0012】 R1:一次抵抗 R2:二次抵抗 L1:一次インダクタンス L2:二次インダクタンス M:相互インダクタンス 文献1での同一次元の磁束オブザーバは、極配置を誘導
機自身の極配置のk倍に設定した場合の同一次元オブザ
ーバの式を示している。この磁束オブザーバは次式で構
成できる。ここで、推定変数は「∧」記号をつけて現
す。
機自身の極配置のk倍に設定した場合の同一次元オブザ
ーバの式を示している。この磁束オブザーバは次式で構
成できる。ここで、推定変数は「∧」記号をつけて現
す。
【0013】
【数4】
【0014】また、オブザーバのフィードバックゲイン
等は、次式となる。
等は、次式となる。
【0015】
【数5】
【0016】この同一次元磁束オブザーバを利用して、
速度センサレスを構成したものが文献3と文献4で提案
されている。このとき、速度を推定するために、次の速
度推定式を用いて適応制御を行うようにしている。
速度センサレスを構成したものが文献3と文献4で提案
されている。このとき、速度を推定するために、次の速
度推定式を用いて適応制御を行うようにしている。
【0017】まず、モデル電流と実電流との誤差成分を
以下のように定義する。なお、「∧」記号はモデル側の
推定値を示す。
以下のように定義する。なお、「∧」記号はモデル側の
推定値を示す。
【0018】
【数6】
【0019】次に、磁束と誤差電流成分とから、次のP
I演算により次式から速度を推定する。
I演算により次式から速度を推定する。
【0020】
【数7】
【0021】以上が完全次元オブザーバとセンサレスの
方程式である。
方程式である。
【0022】次に、ベクトル制御にはすべり周波数を用
いて出力周波数を計算する間接型と二次磁束から直接出
力周波数を得る直接型があり、従来は、二次磁束情報を
得ることが困難であったため間接型ベクトル制御が主流
であった。しかし、二次磁束推定を行う磁束オブザーバ
の適用により、直接型ベクトル制御も可能になってき
た。特にトルク精度が間接型に対し直接型のほうが優れ
ているため、トルク精度を問題とする分野で注目を浴び
ている。
いて出力周波数を計算する間接型と二次磁束から直接出
力周波数を得る直接型があり、従来は、二次磁束情報を
得ることが困難であったため間接型ベクトル制御が主流
であった。しかし、二次磁束推定を行う磁束オブザーバ
の適用により、直接型ベクトル制御も可能になってき
た。特にトルク精度が間接型に対し直接型のほうが優れ
ているため、トルク精度を問題とする分野で注目を浴び
ている。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】磁束オブザーバによっ
て二次磁束を推定する場合、入力電圧に検出電圧や電流
制御における電圧指令を使用するが、運転周波数が低速
域に入ると検出時のオフセットやパワー素子の電圧降下
による外乱電圧によって入力電圧波形が歪んでしまう。
て二次磁束を推定する場合、入力電圧に検出電圧や電流
制御における電圧指令を使用するが、運転周波数が低速
域に入ると検出時のオフセットやパワー素子の電圧降下
による外乱電圧によって入力電圧波形が歪んでしまう。
【0024】この入力電圧の歪みは速度推定誤差を生
じ、速度リップルや推定速度のゼロクランプ現象の原因
となる。
じ、速度リップルや推定速度のゼロクランプ現象の原因
となる。
【0025】磁束オブザーバに入力される電圧は、正弦
波であることが望ましい。しかしながら、上記のような
外乱電圧によって電圧波形が乱されるため出力電圧の波
形整形を行なわなくてはならない。波形整形に際してロ
ーパスフィルタを適用する場合が一般的であるが、固定
座標系における正弦波状の電圧波形にローパスフィルタ
処理を行なっても効果的でなく、いかに必要な正弦波状
の電圧波形を崩さずに外乱電圧を除去するかが重要なポ
イントとなる。
波であることが望ましい。しかしながら、上記のような
外乱電圧によって電圧波形が乱されるため出力電圧の波
形整形を行なわなくてはならない。波形整形に際してロ
ーパスフィルタを適用する場合が一般的であるが、固定
座標系における正弦波状の電圧波形にローパスフィルタ
処理を行なっても効果的でなく、いかに必要な正弦波状
の電圧波形を崩さずに外乱電圧を除去するかが重要なポ
イントとなる。
【0026】また、周波数指令の変更や外乱トルクによ
ってモータがトルクを発生しなければならないときに
は、周波数や電圧値が急激に変動するため、外乱電圧を
除去するためにローパスフィルタ時定数を長くするとこ
れらの急変に推定速度が追従できず、モータ速度がハン
チングしてしまう場合がある。よって、ローパスフィル
タ時定数を固定とするわけにはいかない。
ってモータがトルクを発生しなければならないときに
は、周波数や電圧値が急激に変動するため、外乱電圧を
除去するためにローパスフィルタ時定数を長くするとこ
れらの急変に推定速度が追従できず、モータ速度がハン
チングしてしまう場合がある。よって、ローパスフィル
タ時定数を固定とするわけにはいかない。
【0027】本発明の目的は、上記の課題を解決した誘
導電動機のベクトル制御装置を提供することにある。
導電動機のベクトル制御装置を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁束オブザー
バには回転座標系の検出電圧またはd,q軸電圧指令も
しくは検出電流波形を使った磁束推定を行うことで、外
乱電圧を除去するローパスフィルタによる振幅低減を防
止し、さらにローパスフィルタのフィルタ時定数をトル
ク指令等や出力周波数領域に応じて変化させることによ
り、電動機にトルク発生を必要とするときにはフィルタ
時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性を高め、そ
れ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくして速度リッ
プルを抑制して安定化制御を得るようにしたもので、以
下の構成を特徴とする。
バには回転座標系の検出電圧またはd,q軸電圧指令も
しくは検出電流波形を使った磁束推定を行うことで、外
乱電圧を除去するローパスフィルタによる振幅低減を防
止し、さらにローパスフィルタのフィルタ時定数をトル
ク指令等や出力周波数領域に応じて変化させることによ
り、電動機にトルク発生を必要とするときにはフィルタ
時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性を高め、そ
れ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくして速度リッ
プルを抑制して安定化制御を得るようにしたもので、以
下の構成を特徴とする。
【0029】(第1の発明)誘導電動機の二次磁束を推
定して速度推定値及び出力周波数を求める磁束オブザー
バを備えた誘導電動機のベクトル制御装置において、回
転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq軸
電流指令値に依存するフィルタ時定数、及び前記出力周
波数に依存するフィルタ時定数を有して回転座標系での
電圧指令を得るローパスフィルタと、前記ローパスフィ
ルタの出力と前記出力周波数から固定座標系の信号に変
換して前記磁束オブザーバに電圧信号を出力する座標変
換器とを備えたことを特徴とする。
定して速度推定値及び出力周波数を求める磁束オブザー
バを備えた誘導電動機のベクトル制御装置において、回
転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq軸
電流指令値に依存するフィルタ時定数、及び前記出力周
波数に依存するフィルタ時定数を有して回転座標系での
電圧指令を得るローパスフィルタと、前記ローパスフィ
ルタの出力と前記出力周波数から固定座標系の信号に変
換して前記磁束オブザーバに電圧信号を出力する座標変
換器とを備えたことを特徴とする。
【0030】(第2の発明)前記ローパスフィルタは、
前記出力周波数に対して前記フィルタ時定数を有して出
力周波数を得、この出力周波数を前記座標変換器に出力
することを特徴とする。
前記出力周波数に対して前記フィルタ時定数を有して出
力周波数を得、この出力周波数を前記座標変換器に出力
することを特徴とする。
【0031】(第3の発明)前記ローパスフィルタは、
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値が所定のしきい値を超えた場合には短いフ
ィルタ時定数を、該しきい値よりも小さい場合には長い
フィルタ時定数に切り替えるフィルタ時定数制御部を備
えたことを特徴とする。
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値が所定のしきい値を超えた場合には短いフ
ィルタ時定数を、該しきい値よりも小さい場合には長い
フィルタ時定数に切り替えるフィルタ時定数制御部を備
えたことを特徴とする。
【0032】(第4の発明)前記ローパスフィルタは、
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値の絶対値に比例したフィルタ時定数に自動
調整するフィルタ時定数制御部を備えたことを特徴とす
る。
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値の絶対値に比例したフィルタ時定数に自動
調整するフィルタ時定数制御部を備えたことを特徴とす
る。
【0033】(第5の発明)前記ローパスフィルタは、
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値に対する比例演算及び微分演算をしたフィ
ルタ時定数に自動調整するフィルタ時定数制御部を備え
たことを特徴とする。
回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値に対する比例演算及び微分演算をしたフィ
ルタ時定数に自動調整するフィルタ時定数制御部を備え
たことを特徴とする。
【0034】(第6の発明)前記ローパスフィルタは、
回転座標系での電圧指令に対するフィルタ時定数の制御
と、出力周波数に対するフィルタ時定数の制御を、異な
るしきい値を有して個別に切り替えまたは自動調整する
するフィルタ時定数制御部を備えたことを特徴とする。
回転座標系での電圧指令に対するフィルタ時定数の制御
と、出力周波数に対するフィルタ時定数の制御を、異な
るしきい値を有して個別に切り替えまたは自動調整する
するフィルタ時定数制御部を備えたことを特徴とする。
【0035】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の実施形態を示す速度センサレスベクトル制御装置の
ブロック図である。
明の実施形態を示す速度センサレスベクトル制御装置の
ブロック図である。
【0036】誘導電動機1をインバータ2で駆動するに
おいて、速度制御制御器3では速度指令と速度推定値と
の偏差を比例積分(PI)演算してトルク指令を得、こ
の指令をトルク−電流変換器4によってトルク電流指令
に変換する。また、磁束指令演算器5では速度推定値か
ら定トルク範囲から定出力範囲までの速度に応じた磁束
指令を得、この指令を磁束−電流変換器6によって磁束
電流指令に変換する。
おいて、速度制御制御器3では速度指令と速度推定値と
の偏差を比例積分(PI)演算してトルク指令を得、こ
の指令をトルク−電流変換器4によってトルク電流指令
に変換する。また、磁束指令演算器5では速度推定値か
ら定トルク範囲から定出力範囲までの速度に応じた磁束
指令を得、この指令を磁束−電流変換器6によって磁束
電流指令に変換する。
【0037】ベクトル制御部は、変換器4からのトルク
電流指令をq軸の電流指令とし、変換器6からの磁束指
令をd軸の電流指令とし、これら電流指令と誘導電動機
1のd,q軸の電流検出値との偏差を電流電流制御器
7、8で比例積分演算してd,q軸の電圧指令を得る。
誘導電動機1のd,q軸の電流は電流制御器9によって
検出する。
電流指令をq軸の電流指令とし、変換器6からの磁束指
令をd軸の電流指令とし、これら電流指令と誘導電動機
1のd,q軸の電流検出値との偏差を電流電流制御器
7、8で比例積分演算してd,q軸の電圧指令を得る。
誘導電動機1のd,q軸の電流は電流制御器9によって
検出する。
【0038】さらに、2相−3相変換器10は、d,q
軸の電圧指令を固定座標系の3相電圧に変換し、インバ
ータ2の電圧制御信号を得る。この変換における位相
は、インバータ2の出力周波数信号から積分器11によ
る積分動作で得る。
軸の電圧指令を固定座標系の3相電圧に変換し、インバ
ータ2の電圧制御信号を得る。この変換における位相
は、インバータ2の出力周波数信号から積分器11によ
る積分動作で得る。
【0039】ここで、本実施形態では、磁束オブザーバ
12は、電流検出器9からの電流検出値及びd,q軸電
圧信号から二次磁束を推定し、この推定値から速度推定
値及び出力周波数信号を得る。この推定において、ロー
パスフィルタ13では、d,q軸電圧指令値に対してq
軸電流指令(トルク指令)に依存するフィルタ時定数制
御をし、さらに座標変換器14では出力周波数信号を基
にした固定座標系への変換をし、この結果としてd,q
軸電圧信号を得る。
12は、電流検出器9からの電流検出値及びd,q軸電
圧信号から二次磁束を推定し、この推定値から速度推定
値及び出力周波数信号を得る。この推定において、ロー
パスフィルタ13では、d,q軸電圧指令値に対してq
軸電流指令(トルク指令)に依存するフィルタ時定数制
御をし、さらに座標変換器14では出力周波数信号を基
にした固定座標系への変換をし、この結果としてd,q
軸電圧信号を得る。
【0040】さらに、ローパスフィルタ13は、出力周
波数に依存するフィルタ時定数を持たせる場合もある。
波数に依存するフィルタ時定数を持たせる場合もある。
【0041】したがって、磁束オブザーバ12は、固定
座標系(α,β軸)の電圧ではなく、出力周波数を用い
た回転座標変換を行なった回転座標系(d,q軸)の電
圧波形を扱うことにより、ローパスフィルタ13による
電圧波形の振幅低減を防止する。このとき、従来技術に
おける問題点でも説明するように、トルク急変時の電圧
変動に対応するために、ローパスフィルタのフィルタ時
定数を長くすることはできない。
座標系(α,β軸)の電圧ではなく、出力周波数を用い
た回転座標変換を行なった回転座標系(d,q軸)の電
圧波形を扱うことにより、ローパスフィルタ13による
電圧波形の振幅低減を防止する。このとき、従来技術に
おける問題点でも説明するように、トルク急変時の電圧
変動に対応するために、ローパスフィルタのフィルタ時
定数を長くすることはできない。
【0042】そこで、ローパスフィルタ13の時定数を
可変にする。まず、外乱電圧の影響が大きくなるのは低
速域だけであるため、出力周波数によってローパスフィ
ルタ時定数を可変にする。これにより、特に定トルク範
囲から定出力範囲に移行する際のd軸電流変化にともな
う電圧変動にローパスフィルタ処理が影響を与えないよ
うにする。また、急激な電圧変動を生じる時はトルクを
発生するときであるため、トルク指令を用いたローパス
フィルタ時定数制御を行なう。これらにより、低速域に
おける速度推定リップルを抑制する。
可変にする。まず、外乱電圧の影響が大きくなるのは低
速域だけであるため、出力周波数によってローパスフィ
ルタ時定数を可変にする。これにより、特に定トルク範
囲から定出力範囲に移行する際のd軸電流変化にともな
う電圧変動にローパスフィルタ処理が影響を与えないよ
うにする。また、急激な電圧変動を生じる時はトルクを
発生するときであるため、トルク指令を用いたローパス
フィルタ時定数制御を行なう。これらにより、低速域に
おける速度推定リップルを抑制する。
【0043】(第2の実施形態)本実施形態のブロック
図を図2に示す。同図が図1と異なる部分は、座標変換
器14への出力周波数信号をローパスフィルタ13を通
して入力する点にある。
図を図2に示す。同図が図1と異なる部分は、座標変換
器14への出力周波数信号をローパスフィルタ13を通
して入力する点にある。
【0044】外乱電圧による速度リップルは、d,q軸
電圧信号(電圧ベクトル)を座標変換器14が回転座標
変換するときにも影響を与えるため、電圧ベクトルを回
転座標変換する際の出力周波数の変動も抑制する必要が
ある。
電圧信号(電圧ベクトル)を座標変換器14が回転座標
変換するときにも影響を与えるため、電圧ベクトルを回
転座標変換する際の出力周波数の変動も抑制する必要が
ある。
【0045】したがって、本実施形態は、出力周波数自
体にもローパスフィルタ処理を行なうことで速度推定値
の安定化を図る。
体にもローパスフィルタ処理を行なうことで速度推定値
の安定化を図る。
【0046】(第3の実施形態)図3は、本実施形態の
要部ブロックを示し、図2におけるローパスフィルタ1
3のフィルタ時定数制御部分である。
要部ブロックを示し、図2におけるローパスフィルタ1
3のフィルタ時定数制御部分である。
【0047】ローパスフィルタ本体13Aは、d,q軸
電圧指令および出力周波数信号に対してフィルタ時定数
Tfが設定されてフィルタ動作する。このときのフィル
タ時定数Tfをフィルタ時定数制御部13B及び13C
で切り替える。
電圧指令および出力周波数信号に対してフィルタ時定数
Tfが設定されてフィルタ動作する。このときのフィル
タ時定数Tfをフィルタ時定数制御部13B及び13C
で切り替える。
【0048】フィルタ時定数制御部13Bは、q軸電流
指令(トルク電流指令)があらかじめ設定するトルクし
きい値よりも低い場合にはフィルタ時定数Tfを大きく
(長く)する時定数制御値を発生し、トルクしきい値を
越えたときにはフィルタ時定数Tfを小さく(短く)す
る時定数制御値を発生する。
指令(トルク電流指令)があらかじめ設定するトルクし
きい値よりも低い場合にはフィルタ時定数Tfを大きく
(長く)する時定数制御値を発生し、トルクしきい値を
越えたときにはフィルタ時定数Tfを小さく(短く)す
る時定数制御値を発生する。
【0049】フィルタ時定数制御部13Cは、第2の実
施形態と同様に、出力周波数によってローパスフィルタ
時定数を可変にするための係数値を発生する。乗算器1
3Dは、フィルタ時定数制御部13Bからのフィルタ時
定数をフィルタ時定数制御部13Cからの係数を乗じて
ローパスフィルタ本体13Aの各フィルタ時定数を切り
替える。
施形態と同様に、出力周波数によってローパスフィルタ
時定数を可変にするための係数値を発生する。乗算器1
3Dは、フィルタ時定数制御部13Bからのフィルタ時
定数をフィルタ時定数制御部13Cからの係数を乗じて
ローパスフィルタ本体13Aの各フィルタ時定数を切り
替える。
【0050】したがって、本実施形態によれば、低速領
域における速度推定リップルを抑制することができる。
域における速度推定リップルを抑制することができる。
【0051】(第4の実施形態)本実施形態は、図4に
示すように、図3のフィルタ時定数制御部13Bに代え
たフィルタ時定数制御部13Eを設け、このフィルタ時
定数制御部13Eはトルク指令の絶対値とトルクしきい
値の偏差に比例したリミッタ付きの比例(P)制御によ
ってローパスフィルタ時定数Tfを自動調整するように
したものである。
示すように、図3のフィルタ時定数制御部13Bに代え
たフィルタ時定数制御部13Eを設け、このフィルタ時
定数制御部13Eはトルク指令の絶対値とトルクしきい
値の偏差に比例したリミッタ付きの比例(P)制御によ
ってローパスフィルタ時定数Tfを自動調整するように
したものである。
【0052】このように、ローパスフィルタ時定数の制
御として、トルク指令に比例したローパスフィルタ時定
数を用いることで、軸ずれ等による電流ベクトルのずれ
によっても、ローパスフィルタ時定数が極端に変化しな
いようにする。
御として、トルク指令に比例したローパスフィルタ時定
数を用いることで、軸ずれ等による電流ベクトルのずれ
によっても、ローパスフィルタ時定数が極端に変化しな
いようにする。
【0053】(第5の実施形態)本実施形態は、図5に
示すように、図4のP制御になるフィルタ時定数制御部
13Eに代えたフィルタ時定数制御部13Fを設け、こ
のフィルタ時定数制御部13FはPD(比例・微分)制
御にすることによって、D制御によって電動機速度が変
化を始める段階では、フィルタ時定数を極端に短くする
ことができるようにしたものである。
示すように、図4のP制御になるフィルタ時定数制御部
13Eに代えたフィルタ時定数制御部13Fを設け、こ
のフィルタ時定数制御部13FはPD(比例・微分)制
御にすることによって、D制御によって電動機速度が変
化を始める段階では、フィルタ時定数を極端に短くする
ことができるようにしたものである。
【0054】本実施形態では、ローパスフィルタ時定数
制御としてPD制御を用いることで、トルク発生時にロ
ーパスフィルタ時定数が長くなったままであるのを防止
し、速やかな電圧変動が行なえるようにする。
制御としてPD制御を用いることで、トルク発生時にロ
ーパスフィルタ時定数が長くなったままであるのを防止
し、速やかな電圧変動が行なえるようにする。
【0055】(第6の実施形態)本実施形態は、図6に
示すように、上記の第3〜第5実施形態において、電圧
振幅と位相角に対するローパスフィルタに別々の時定数
を設定できるようにしたものである。
示すように、上記の第3〜第5実施形態において、電圧
振幅と位相角に対するローパスフィルタに別々の時定数
を設定できるようにしたものである。
【0056】本実施形態において、フィルタ時定数制御
部13Fは、図5の場合と同様に、PD制御により電圧
振幅に対するフィルタ時定数を制御する。これに加え
て、フィルタ時定数制御部13Gと乗算器13Hは、異
なるトルクしきい値についてPD制御で出力周波数のフ
ィルタ時定数を制御する。
部13Fは、図5の場合と同様に、PD制御により電圧
振幅に対するフィルタ時定数を制御する。これに加え
て、フィルタ時定数制御部13Gと乗算器13Hは、異
なるトルクしきい値についてPD制御で出力周波数のフ
ィルタ時定数を制御する。
【0057】振幅と位相を同じ時定数のローパスフィル
タ処理を行なう必要はなく、速度リップルを生じる主要
因の要素に対してのみ重点的にローパスフィルタ処理を
行なえば良い。そのため、本実施形態では、振幅と位相
に対し別々にローパスフィルタ処理が行なえるようにす
る。
タ処理を行なう必要はなく、速度リップルを生じる主要
因の要素に対してのみ重点的にローパスフィルタ処理を
行なえば良い。そのため、本実施形態では、振幅と位相
に対し別々にローパスフィルタ処理が行なえるようにす
る。
【0058】なお、以上までの各実施形態では、q軸電
流指令によってローパスフィルタの時定数を制御する場
合を示すが、このq軸電流指令に代えて、回転座標系で
の検出電圧やトルク指令値を使用して同等の作用効果を
得ることができる。
流指令によってローパスフィルタの時定数を制御する場
合を示すが、このq軸電流指令に代えて、回転座標系で
の検出電圧やトルク指令値を使用して同等の作用効果を
得ることができる。
【0059】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、磁束オ
ブザーバには回転座標系の検出電圧またはd,q軸電圧
指令もしくは検出電流波形を使った磁束推定を行うこと
で、外乱電圧を除去するローパスフィルタによる振幅低
減を防止することができる。
ブザーバには回転座標系の検出電圧またはd,q軸電圧
指令もしくは検出電流波形を使った磁束推定を行うこと
で、外乱電圧を除去するローパスフィルタによる振幅低
減を防止することができる。
【0060】しかもローパスフィルタのフィルタ時定数
をトルク指令等や出力周波数領域に応じて変化させるこ
とにより、電動機にトルク発生を必要とするときにはフ
ィルタ時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性を高
め、それ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくして速
度リップルを抑制して安定化制御を得ることができる。
をトルク指令等や出力周波数領域に応じて変化させるこ
とにより、電動機にトルク発生を必要とするときにはフ
ィルタ時定数を小さくして磁束や速度推定の追従性を高
め、それ以外の場合にはフィルタ時定数を大きくして速
度リップルを抑制して安定化制御を得ることができる。
【図1】本発明の第1の実施形態を示すブロック図。
【図2】本発明の第2の実施形態を示すブロック図。
【図3】本発明の第3の実施形態を示す要部ブロック
図。
図。
【図4】本発明の第4の実施形態を示す要部ブロック
図。
図。
【図5】本発明の第5の実施形態を示す要部ブロック
図。
図。
【図6】本発明の第6の実施形態を示す要部ブロック
図。
図。
1…誘導電動機 2…インバータ 9…電流検出器 12…磁束オブザーバ 13…ローパスフィルタ 14…座標変換器 13A…ローパスフィルタ本体 13B、13C、13E、13F、13G…フィルタ時
定数制御部 13D、13H…乗算器
定数制御部 13D、13H…乗算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H550 BB10 DD03 GG03 GG05 HA07 HB08 JJ04 JJ11 JJ22 JJ23 JJ24 JJ26 LL14 LL22 LL23 LL29 5H576 BB09 BB10 DD02 DD04 EE01 EE18 EE19 GG02 GG04 HA02 HB01 JJ04 JJ06 JJ22 JJ23 JJ24 JJ26 JJ28 LL14 LL22 LL24 LL34
Claims (6)
- 【請求項1】 誘導電動機の二次磁束を推定して速度推
定値及び出力周波数を求める磁束オブザーバを備えた誘
導電動機のベクトル制御装置において、 回転座標系での検出電圧またはトルク指令値もしくはq
軸電流指令値に依存するフィルタ時定数、及び前記出力
周波数に依存するフィルタ時定数を有して回転座標系で
の電圧指令を得るローパスフィルタと、 前記ローパスフィルタの出力と前記出力周波数から固定
座標系の信号に変換して前記磁束オブザーバに電圧信号
を出力する座標変換器とを備えたことを特徴とする誘導
電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項2】 前記ローパスフィルタは、前記出力周波
数に対して前記フィルタ時定数を有して出力周波数を
得、この出力周波数を前記座標変換器に出力することを
特徴とする請求項1に記載の誘導電動機のベクトル制御
装置。 - 【請求項3】 前記ローパスフィルタは、回転座標系で
の検出電圧またはトルク指令値もしくはq軸電流指令値
が所定のしきい値を超えた場合には短いフィルタ時定数
を、該しきい値よりも小さい場合には長いフィルタ時定
数に切り替えるフィルタ時定数制御部を備えたことを特
徴とする請求項1または2に記載の誘導電動機のベクト
ル制御装置。 - 【請求項4】 前記ローパスフィルタは、回転座標系で
の検出電圧またはトルク指令値もしくはq軸電流指令値
の絶対値に比例したフィルタ時定数に自動調整するフィ
ルタ時定数制御部を備えたことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の誘導電動機のベクトル制御装置。 - 【請求項5】 前記ローパスフィルタは、回転座標系で
の検出電圧またはトルク指令値もしくはq軸電流指令値
に対する比例演算及び微分演算をしたフィルタ時定数に
自動調整するフィルタ時定数制御部を備えたことを特徴
とする請求項1または2に記載の誘導電動機のベクトル
制御装置。 - 【請求項6】 前記ローパスフィルタは、回転座標系で
の電圧指令に対するフィルタ時定数の制御と、出力周波
数に対するフィルタ時定数の制御を、異なるしきい値を
有して個別に切り替えまたは自動調整するするフィルタ
時定数制御部を備えたことを特徴とする請求項2に記載
の誘導電動機のベクトル制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11119327A JP2000312499A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11119327A JP2000312499A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000312499A true JP2000312499A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14758736
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11119327A Pending JP2000312499A (ja) | 1999-04-27 | 1999-04-27 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000312499A (ja) |
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-
1999
- 1999-04-27 JP JP11119327A patent/JP2000312499A/ja active Pending
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