JP2001120000A - 誘導電動機のベクトル制御方法 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御方法Info
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- JP2001120000A JP2001120000A JP2000296359A JP2000296359A JP2001120000A JP 2001120000 A JP2001120000 A JP 2001120000A JP 2000296359 A JP2000296359 A JP 2000296359A JP 2000296359 A JP2000296359 A JP 2000296359A JP 2001120000 A JP2001120000 A JP 2001120000A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】出力電圧がPWMインバータの最大値で固定と
したままでも制御可能な誘導電動機のベクトル制御装置
およびその方法を提供する。 【解決手段】誘導電動機の磁束とトルクとを電力変換装
置を介して制御する誘導電動機のベクトル制御方法にお
いて、電力変換装置の電圧を所定の値で固定するときに
は、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令と磁束
電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束電流指
令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧ベクト
ル指令値の大きさと電力変換装置の電圧を所定の値で固
定するときの電圧ベクトルとの差から演算した磁束補正
値を前記磁束指令に加えることを特徴とする。
したままでも制御可能な誘導電動機のベクトル制御装置
およびその方法を提供する。 【解決手段】誘導電動機の磁束とトルクとを電力変換装
置を介して制御する誘導電動機のベクトル制御方法にお
いて、電力変換装置の電圧を所定の値で固定するときに
は、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令と磁束
電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束電流指
令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧ベクト
ル指令値の大きさと電力変換装置の電圧を所定の値で固
定するときの電圧ベクトルとの差から演算した磁束補正
値を前記磁束指令に加えることを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のベク
トル制御方法に関する。
トル制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電圧形PWMインバータを電力変
換装置として用いた誘導電動機のベクトル制御装置のベ
クトル制御演算部の一例を図14に示す。ベクトル制御
演算部1は、ベクトル制御指令値演算部11と、d軸電
流制御部12と、q軸電流制御部13と、すべり周波数
積分部14と、座標変換部15と、三角波比較部16と
からなる。ベクトル制御指令値演算部11は、磁束指令
ΦRef とトルク指令TorqRefとが入力され、
演算により磁束電流指令IdRef とトルク電流指令
IqRef とすべり周波数指令ωsRef とを出力
する。磁束電流指令IdRef とトルク電流指令Iq
Ref とは、負荷電流を直交するdq軸に変換したI
dとIqと比較され偏差が求められる。d軸電流制御部
12は、磁束電流指令IdRef とフィードバック値
Idとの偏差を零にするような磁束電圧指令VdRef
を求め、出力する。q軸電流制御部13は、トルク電流
指令IqRef とフィードバック値Iqとの偏差を零
にするようなトルク電圧指令VqRef を求め、出力
する。
換装置として用いた誘導電動機のベクトル制御装置のベ
クトル制御演算部の一例を図14に示す。ベクトル制御
演算部1は、ベクトル制御指令値演算部11と、d軸電
流制御部12と、q軸電流制御部13と、すべり周波数
積分部14と、座標変換部15と、三角波比較部16と
からなる。ベクトル制御指令値演算部11は、磁束指令
ΦRef とトルク指令TorqRefとが入力され、
演算により磁束電流指令IdRef とトルク電流指令
IqRef とすべり周波数指令ωsRef とを出力
する。磁束電流指令IdRef とトルク電流指令Iq
Ref とは、負荷電流を直交するdq軸に変換したI
dとIqと比較され偏差が求められる。d軸電流制御部
12は、磁束電流指令IdRef とフィードバック値
Idとの偏差を零にするような磁束電圧指令VdRef
を求め、出力する。q軸電流制御部13は、トルク電流
指令IqRef とフィードバック値Iqとの偏差を零
にするようなトルク電圧指令VqRef を求め、出力
する。
【0003】すべり周波数積分部14は、すべり周波数
指令ωsRef が入力され、その積分値をすべり周波
数位相θsとして出力する。座標変換部15は、磁束電
圧指令VdRef とトルク電圧指令VqRefとを、
すべり周波数位相θsと回転子位相θrとの和を基に2
相3相変換し、3相電流制御信号VuRef 、VvR
ef 、VvRef に変換し、出力する。三角波比較
部16は、3相電流制御信号VuRef 、VvRef
、VvRef と三角波とを比較し、パルス幅変調を
行なう。
指令ωsRef が入力され、その積分値をすべり周波
数位相θsとして出力する。座標変換部15は、磁束電
圧指令VdRef とトルク電圧指令VqRefとを、
すべり周波数位相θsと回転子位相θrとの和を基に2
相3相変換し、3相電流制御信号VuRef 、VvR
ef 、VvRef に変換し、出力する。三角波比較
部16は、3相電流制御信号VuRef 、VvRef
、VvRef と三角波とを比較し、パルス幅変調を
行なう。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、電圧形PWMイ
ンバータを電力変換装置として用いた誘導電動機のベク
トル制御装置においては、出力トルクと電動機磁束を制
御するために、PWM電圧の大きさと周波数がそれぞれ
可変であることが必要である。しかしながら、PWMイ
ンバータの容量を低減するためには、出力電圧を最大限
に利用することが必要であり、ベクトル制御用に出力電
圧を可変にするために出力電圧に余裕を持たせること
は、PWMインバータの容量増加を招き好ましくない。
よって、本発明は、出力電圧がPWMインバータの最大
値で固定としたままでも制御可能な誘導電動機のベクト
ル制御方法を提供することを目的とする。
ンバータを電力変換装置として用いた誘導電動機のベク
トル制御装置においては、出力トルクと電動機磁束を制
御するために、PWM電圧の大きさと周波数がそれぞれ
可変であることが必要である。しかしながら、PWMイ
ンバータの容量を低減するためには、出力電圧を最大限
に利用することが必要であり、ベクトル制御用に出力電
圧を可変にするために出力電圧に余裕を持たせること
は、PWMインバータの容量増加を招き好ましくない。
よって、本発明は、出力電圧がPWMインバータの最大
値で固定としたままでも制御可能な誘導電動機のベクト
ル制御方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に 本発明の請求項1記載の誘導電動機のベクトル制御
方法では、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令
と磁束電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束
電流指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧
ベクトル指令値の磁束方向に対する角度をインバータ電
圧指令位相に加えることによって電流応答速度を速くす
ることができる。本発明の請求項2記載の誘導電動機の
ベクトル制御方法は、電力変換装置の電圧を所定の値で
固定するときには、トルク指令と磁束指令とからトルク
電流指令と磁束電流指令とを演算し、このトルク電流指
令と磁束電流指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、
この電圧ベクトル指令値の大きさと電力変換装置の電圧
を所定の値で固定するときの電圧ベクトルとの差から演
算した磁束補正値を前記磁束指令に加えることによって
出力トルクを指令値に追従させることができる。
に 本発明の請求項1記載の誘導電動機のベクトル制御
方法では、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令
と磁束電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束
電流指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧
ベクトル指令値の磁束方向に対する角度をインバータ電
圧指令位相に加えることによって電流応答速度を速くす
ることができる。本発明の請求項2記載の誘導電動機の
ベクトル制御方法は、電力変換装置の電圧を所定の値で
固定するときには、トルク指令と磁束指令とからトルク
電流指令と磁束電流指令とを演算し、このトルク電流指
令と磁束電流指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、
この電圧ベクトル指令値の大きさと電力変換装置の電圧
を所定の値で固定するときの電圧ベクトルとの差から演
算した磁束補正値を前記磁束指令に加えることによって
出力トルクを指令値に追従させることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。本発明の第1の実施例を図1乃至図4
を用いて説明する。図1は、第1の実施例の誘導電動機
のベクトル制御装置のベクトル制御演算部の構成図であ
る。ベクトル制御演算部20は、ベクトル制御指令演算
部21と、電圧指令演算部22と、極座標変換部23と
電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値演
算部26と、トルク電流制御部27と、すべり周波数積
分部28と、PWM電圧発生部29とで構成される。ベ
クトル制御指令値演算部21では、磁束指令ΦRef
と後述する磁束補正値演算部26の出力である磁束補正
値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRef を入力
として、次式の演算により、磁束電流指令IdRef
、トルク電流指令IqRef、すべり周波数指令ωs
Ref を出力する。
照して説明する。本発明の第1の実施例を図1乃至図4
を用いて説明する。図1は、第1の実施例の誘導電動機
のベクトル制御装置のベクトル制御演算部の構成図であ
る。ベクトル制御演算部20は、ベクトル制御指令演算
部21と、電圧指令演算部22と、極座標変換部23と
電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値演
算部26と、トルク電流制御部27と、すべり周波数積
分部28と、PWM電圧発生部29とで構成される。ベ
クトル制御指令値演算部21では、磁束指令ΦRef
と後述する磁束補正値演算部26の出力である磁束補正
値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRef を入力
として、次式の演算により、磁束電流指令IdRef
、トルク電流指令IqRef、すべり周波数指令ωs
Ref を出力する。
【0007】
【数1】 ただし、 M:相互インダクタンス L2 :2次インダクタンス R2 :2次抵抗 電圧指令演算部22においては、ベクトル制御指令値演
算部21から出力される磁束電流指令IdRef とト
ルク電流指令IqRef を入力として、次式の演算に
より、磁束軸電圧指令VdRef 、トルク軸電圧指令
VqRef を求めて出力する。
算部21から出力される磁束電流指令IdRef とト
ルク電流指令IqRef を入力として、次式の演算に
より、磁束軸電圧指令VdRef 、トルク軸電圧指令
VqRef を求めて出力する。
【0008】
【数2】 ただし、R12:R1 +R2 *(M/L2 )2 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 σ :1−M2 /(L1 *L2 ) ω1 :インバータ角周波数、ωr:回転子角周波数 極座標変換部23においては、電圧指令演算部22から
出力される磁束方向電圧指令VdRef とトルク方向
電圧指令VqRef を入力として、次式の演算によ
り、電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束
軸方向に対する角度δを出力する。
ンス M :相互インダクタンス σ :1−M2 /(L1 *L2 ) ω1 :インバータ角周波数、ωr:回転子角周波数 極座標変換部23においては、電圧指令演算部22から
出力される磁束方向電圧指令VdRef とトルク方向
電圧指令VqRef を入力として、次式の演算によ
り、電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束
軸方向に対する角度δを出力する。
【0009】
【数3】 電圧固定部24においては、極座標変換部23の出力で
ある電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの大き
さの指令値|V|Ref と電圧固定指令Vfixとを
入力として、電圧固定指令Vfix に従って新たな電
圧ベクトルの大きさ|V|´を演算して出力する。電圧
固定部24は、電圧ベクトルの大きさ|V|が所定値を
越えると電圧ベクトルの大きさの指令値|V|Ref
に固定するように動作する。電圧固定指令Vfix
は、電圧ベクトルの大きさを指令値|V|Ref に固
定するときは”1“であり、電圧ベクトルの大きさを指
令値|V|Ref に固定しないときは”0“であり、
電圧固定部24は、電圧固定指令Vfix の値によっ
て、電圧固定指令Vfix が1の時、|V|´=|V
|Ref電圧固定指令Vfix が0の時、|V|´=
|V|を出力する。磁束補正値演算部26を図2を用い
て説明する。磁束補正値演算部26は、電圧固定部24
から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´と、極座
標変換部23から出力される電圧ベクトル角度δと、電
圧指令演算部22から出力されるトルク軸方向電圧Vq
Ref とインバータ角周波数ω1 を入力として次の
演算により磁束補正値ΔΦを演算する。
ある電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの大き
さの指令値|V|Ref と電圧固定指令Vfixとを
入力として、電圧固定指令Vfix に従って新たな電
圧ベクトルの大きさ|V|´を演算して出力する。電圧
固定部24は、電圧ベクトルの大きさ|V|が所定値を
越えると電圧ベクトルの大きさの指令値|V|Ref
に固定するように動作する。電圧固定指令Vfix
は、電圧ベクトルの大きさを指令値|V|Ref に固
定するときは”1“であり、電圧ベクトルの大きさを指
令値|V|Ref に固定しないときは”0“であり、
電圧固定部24は、電圧固定指令Vfix の値によっ
て、電圧固定指令Vfix が1の時、|V|´=|V
|Ref電圧固定指令Vfix が0の時、|V|´=
|V|を出力する。磁束補正値演算部26を図2を用い
て説明する。磁束補正値演算部26は、電圧固定部24
から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´と、極座
標変換部23から出力される電圧ベクトル角度δと、電
圧指令演算部22から出力されるトルク軸方向電圧Vq
Ref とインバータ角周波数ω1 を入力として次の
演算により磁束補正値ΔΦを演算する。
【0010】
【数4】 トルク電流制御部27は、ベクトル制御指令値演算部2
1から出力されるトルク電流指令IqRef とトルク
電流実際値Iqを入力として次式で表される比例積分制
御によりすべり周波数補正値Δωsを出力する。
1から出力されるトルク電流指令IqRef とトルク
電流実際値Iqを入力として次式で表される比例積分制
御によりすべり周波数補正値Δωsを出力する。
【0011】
【数5】 ただし、 s:微分演算子 Kp:比例ゲイン Ki:積分ゲイン すべり周波数積分部28においては、ベクトル制御指令
値演算部21から出力されるすべり周波数指令値ωsR
ef とトルク電流制御部27から出力されるすべり周
波数補正値Δωsの和を入力として、入力の積分値をす
べり周波数位相θsとして出力する。
値演算部21から出力されるすべり周波数指令値ωsR
ef とトルク電流制御部27から出力されるすべり周
波数補正値Δωsの和を入力として、入力の積分値をす
べり周波数位相θsとして出力する。
【0012】
【数6】 ただし、s:微分演算子 変調率演算部25においては、電圧固定部24から出力
される電圧ベクトルの大きさ|V|´とPWMインバー
タ直流リンク電圧Vdcを入力として、次の演算によ
り、変調率αを演算する。
される電圧ベクトルの大きさ|V|´とPWMインバー
タ直流リンク電圧Vdcを入力として、次の演算によ
り、変調率αを演算する。
【0013】
【数7】 PWM電圧発生部29を図3と図4を用いて説明する。
PWM電圧発生部29においては、すべり周波数積分部
28から出力されるすべり周波数位相θsと、回転子位
相θrと、極座標変換部23から出力される電圧ベクト
ル角度δとの和であるインバータ位相θ1 と、変調率
演算部25から出力される変調率αと、パルスモード指
令Pmodeを入力として次の演算により3相PWM電
圧指令VuPWM、VvPWM 、VwPWM を出力
する。パルスモード指令が1であった場合の動作を説明
する。入力されたインバータ位相θ1 を用いて、UV
W各相のインバータ位相θu、θv、θwを次式のよう
に演算する。
PWM電圧発生部29においては、すべり周波数積分部
28から出力されるすべり周波数位相θsと、回転子位
相θrと、極座標変換部23から出力される電圧ベクト
ル角度δとの和であるインバータ位相θ1 と、変調率
演算部25から出力される変調率αと、パルスモード指
令Pmodeを入力として次の演算により3相PWM電
圧指令VuPWM、VvPWM 、VwPWM を出力
する。パルスモード指令が1であった場合の動作を説明
する。入力されたインバータ位相θ1 を用いて、UV
W各相のインバータ位相θu、θv、θwを次式のよう
に演算する。
【0014】
【数8】 U相インバータ位相θuは、相PWM電圧発生部31に
入力されて次式の演算によりU相PWM電圧指令VuP
WM を出力する。
入力されて次式の演算によりU相PWM電圧指令VuP
WM を出力する。
【0015】
【数9】 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
【0016】
【数10】 このときの、パルス波形は、図4に示す様になる。次
に、パルスモード指令が3の場合の、相PWM電圧発生
部31の動作を説明する。あらかじめ計算し記憶してお
いた、PWM電圧のオンオフ位相θSWと変調率αの関
係に従って、変調率αにより異なるオンオフ位相θSW
を用いて相PWM電圧を演算する。変調率αとPWM電
圧のオンオフ位相θSWは例えば次のようになる。
に、パルスモード指令が3の場合の、相PWM電圧発生
部31の動作を説明する。あらかじめ計算し記憶してお
いた、PWM電圧のオンオフ位相θSWと変調率αの関
係に従って、変調率αにより異なるオンオフ位相θSW
を用いて相PWM電圧を演算する。変調率αとPWM電
圧のオンオフ位相θSWは例えば次のようになる。
【数11】 そして、θSWとU相電圧位相θuとの位相比較によ
り、U相PWM電圧指令は次のように求められる。
り、U相PWM電圧指令は次のように求められる。
【0017】
【数12】 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
【0018】
【数13】 同様にして、他のパルスモードにおいても、変調率に対
応して記憶しておいたPWM電圧オンオフ位相と各相電
圧位相との比較により相PWM電圧指令を決定して出力
する。この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束
指令とトルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令
とを演算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束
方向成分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方
向成分電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベク
トルの大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度
を演算し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第
2の電圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクト
ルの大きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を滑り周
波数位相に加えることによって電流応答速度を速くする
ことができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベ
クトルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角
周波数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧
ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる磁束
指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束
補正値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指
令値に追従させることができる。
応して記憶しておいたPWM電圧オンオフ位相と各相電
圧位相との比較により相PWM電圧指令を決定して出力
する。この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束
指令とトルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令
とを演算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束
方向成分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方
向成分電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベク
トルの大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度
を演算し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第
2の電圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクト
ルの大きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を滑り周
波数位相に加えることによって電流応答速度を速くする
ことができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベ
クトルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角
周波数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧
ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる磁束
指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束
補正値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指
令値に追従させることができる。
【0019】次に、本発明の第2の実施例を図5を用い
て説明する。第2の実施例において、ベクトル制御演算
部40は、ベクトル制御指令値演算部41と、電圧指令
演算部22と、極座標変換部23と、変調率演算部25
と、トルク電流制御部27とすべり周波数積分部28
と、PWM電圧発生部29とで構成される。この構成に
おいて、電圧指令演算部22と、極座標変換部23と、
変調率演算部25と、トルク電流制御部27と、すべり
周波数積分部28と、PWM電圧発生部29の動作は第
1の実施例と同様であるので、説明は省略する。ベクト
ル制御指令値演算部41においては、磁束指令ΦRef
とトルク指令TorqRef と、回転子角周波数ω
rと、電圧ベクトルの大きさ指令値|V|Ref と電
圧固定指令Vfix を入力として、電圧固定指令Vf
ixの値に従って次の2通りの演算方法で、軸電流指令
IdRef 、トルク電流指令IqRef 、すべり周
波数指令ωsRef を出力する。電圧固定指令Vfi
x は、電圧ベクトルの大きさを固定するとき :Vf
ix =1電圧ベクトルの大きさを固定しないとき:V
fix =0をとる。まず、電圧固定指令Vfix =
1の時のときには、トルク指令TorqRef と、電
圧ベクトルの大きさ指令|V|Ref と、回転子角周
波数ωrとをパラメータとして、あらかじめ記憶してお
いたd軸電流指令IdRef 、q軸電流指令IqRe
f、すべり周波数指令ωsRef を出力する。
て説明する。第2の実施例において、ベクトル制御演算
部40は、ベクトル制御指令値演算部41と、電圧指令
演算部22と、極座標変換部23と、変調率演算部25
と、トルク電流制御部27とすべり周波数積分部28
と、PWM電圧発生部29とで構成される。この構成に
おいて、電圧指令演算部22と、極座標変換部23と、
変調率演算部25と、トルク電流制御部27と、すべり
周波数積分部28と、PWM電圧発生部29の動作は第
1の実施例と同様であるので、説明は省略する。ベクト
ル制御指令値演算部41においては、磁束指令ΦRef
とトルク指令TorqRef と、回転子角周波数ω
rと、電圧ベクトルの大きさ指令値|V|Ref と電
圧固定指令Vfix を入力として、電圧固定指令Vf
ixの値に従って次の2通りの演算方法で、軸電流指令
IdRef 、トルク電流指令IqRef 、すべり周
波数指令ωsRef を出力する。電圧固定指令Vfi
x は、電圧ベクトルの大きさを固定するとき :Vf
ix =1電圧ベクトルの大きさを固定しないとき:V
fix =0をとる。まず、電圧固定指令Vfix =
1の時のときには、トルク指令TorqRef と、電
圧ベクトルの大きさ指令|V|Ref と、回転子角周
波数ωrとをパラメータとして、あらかじめ記憶してお
いたd軸電流指令IdRef 、q軸電流指令IqRe
f、すべり周波数指令ωsRef を出力する。
【0020】このときの、IdRef 、IqRef
、ωsRef の満たすべき条件は、
、ωsRef の満たすべき条件は、
【数14】 R12:R1 +R2 ×(M/L2 )2 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 σ :1−M2 /(L1 ×L2 ) ωr:回転子角周波数 である。また、電圧固定指令Vfix =0の時のとき
には、磁束指令ΦRef と、トルク指令値TorqR
ef を入力として、次式の計算により、磁束電流指令
IdRef 、トルク電流指令IqRef 、すべり周
波数指令ωsRef を出力する。
ンス M :相互インダクタンス σ :1−M2 /(L1 ×L2 ) ωr:回転子角周波数 である。また、電圧固定指令Vfix =0の時のとき
には、磁束指令ΦRef と、トルク指令値TorqR
ef を入力として、次式の計算により、磁束電流指令
IdRef 、トルク電流指令IqRef 、すべり周
波数指令ωsRef を出力する。
【0021】
【数15】 ただし、 M:相互インダクタンス L2 :2次インダクタンス R2 :2次抵抗 この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束指令と
トルク指令と回転子角周波数と電圧ベクトルの大きさを
固定するかしないかを決定する電圧固定指令と所定の固
定電圧ベクトルの大きさとから、電圧ベクトルの大きさ
を固定するときにはトルク指令と回転子角周波数と固定
電圧ベクトルの大きさとを基にトルク電流指令と磁束電
流指令とを演算し、固定電圧ベクトルの大きさに固定さ
れたことによって生じる磁束指令との誤差を補正し出力
トルクを指令値に追従させる。電圧ベクトルの大きさを
固定しないときには磁束指令とトルク指令とを基にトル
ク電流指令と磁束電流指令とを演算する。また、磁束電
流指令とトルク電流指令とから磁束方向成分電圧とトル
ク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分電圧とトルク
方向成分電圧とから磁束軸方向に対する電圧ベクトルの
角度を演算し、この電圧ベクトルの角度を滑り周波数位
相に加えることによって電流応答速度を速くすることが
できる。次に、本発明の第3の実施例を図6および図7
を用いて説明する。第3の実施例において、ベクトル制
御演算部50は、ベクトル制御指令値演算部21と、電
圧指令演算部22と、極座標変換部23と、電圧固定部
24と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部26
と、トルク電流制御部53と、すべり周波数積分部28
と、PWM電圧発生部29と、重み係数演算部54と、
d軸電流制御部55と、q軸電流制御部56とで構成さ
れる。
トルク指令と回転子角周波数と電圧ベクトルの大きさを
固定するかしないかを決定する電圧固定指令と所定の固
定電圧ベクトルの大きさとから、電圧ベクトルの大きさ
を固定するときにはトルク指令と回転子角周波数と固定
電圧ベクトルの大きさとを基にトルク電流指令と磁束電
流指令とを演算し、固定電圧ベクトルの大きさに固定さ
れたことによって生じる磁束指令との誤差を補正し出力
トルクを指令値に追従させる。電圧ベクトルの大きさを
固定しないときには磁束指令とトルク指令とを基にトル
ク電流指令と磁束電流指令とを演算する。また、磁束電
流指令とトルク電流指令とから磁束方向成分電圧とトル
ク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分電圧とトルク
方向成分電圧とから磁束軸方向に対する電圧ベクトルの
角度を演算し、この電圧ベクトルの角度を滑り周波数位
相に加えることによって電流応答速度を速くすることが
できる。次に、本発明の第3の実施例を図6および図7
を用いて説明する。第3の実施例において、ベクトル制
御演算部50は、ベクトル制御指令値演算部21と、電
圧指令演算部22と、極座標変換部23と、電圧固定部
24と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部26
と、トルク電流制御部53と、すべり周波数積分部28
と、PWM電圧発生部29と、重み係数演算部54と、
d軸電流制御部55と、q軸電流制御部56とで構成さ
れる。
【0022】ベクトル制御指令値演算部21と、電圧指
令演算部22と、極座標変換部23と、電圧固定部24
と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部26と、す
べり周波数積分部28と、PWM電圧発生部29の動作
は第1の実施例と同様であるので、説明を省略する。重
み係数演算部54を図7を用いて説明する。重み係数演
算部54は、制御モード切替判別部57と変化率リミッ
ト部58とから構成される。制御モード切替判別部57
においては、インバータ角周波数ω1 の絶対値|ω1
|を入力として、次の条件判別により制御モードCmo
deを出力する。制御モードは、一定電圧制御のときC
mode=0で、可変電圧制御のときCmode=1と
する。現在の制御モードが、Cmode=0の時には、
令演算部22と、極座標変換部23と、電圧固定部24
と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部26と、す
べり周波数積分部28と、PWM電圧発生部29の動作
は第1の実施例と同様であるので、説明を省略する。重
み係数演算部54を図7を用いて説明する。重み係数演
算部54は、制御モード切替判別部57と変化率リミッ
ト部58とから構成される。制御モード切替判別部57
においては、インバータ角周波数ω1 の絶対値|ω1
|を入力として、次の条件判別により制御モードCmo
deを出力する。制御モードは、一定電圧制御のときC
mode=0で、可変電圧制御のときCmode=1と
する。現在の制御モードが、Cmode=0の時には、
【数16】 となる。現在の制御モードが、Cmode =1の時
には、
には、
【数17】 となる。
【0023】ただし、ωCHG1≦ωCHG2とする。
変化率リミット部58においては、制御モード切替判別
部57から出力される制御モードCmodeを入力と
し、Cmodeの上昇・下降速度に制限を与えた値を重
み係数K1として出力する。重み係数K2は、重み係数
K1の上昇・下降速度に応じて、下降・上昇する。制御
モードCmode がt=0に0から1に変化した場
合は、変化率の制限値をaとすると、重み係数K1と重
み係数K2とは次のように変化する。
変化率リミット部58においては、制御モード切替判別
部57から出力される制御モードCmodeを入力と
し、Cmodeの上昇・下降速度に制限を与えた値を重
み係数K1として出力する。重み係数K2は、重み係数
K1の上昇・下降速度に応じて、下降・上昇する。制御
モードCmode がt=0に0から1に変化した場
合は、変化率の制限値をaとすると、重み係数K1と重
み係数K2とは次のように変化する。
【0024】
【数18】 制御モードCmode がt=0に1から0に変化し
た場合も同様にして、
た場合も同様にして、
【数19】 d軸電流制御部55においては、ベクトル制御指令値演
算部21から出力される磁束電流指令値IdRef か
ら磁束電流実際値Idを差し引いた値に、重み係数演算
部54から出力される重み係数K1を乗じた値を入力と
し、次の式で表される比例積分制御により磁束方向電圧
補正値ΔVdを出力する。
算部21から出力される磁束電流指令値IdRef か
ら磁束電流実際値Idを差し引いた値に、重み係数演算
部54から出力される重み係数K1を乗じた値を入力と
し、次の式で表される比例積分制御により磁束方向電圧
補正値ΔVdを出力する。
【0025】
【数20】 ただし、s :微分演算子 Gp:比例ゲイン、Gi:積分ゲイン d軸電流制御部55の出力ΔVdは、電圧指令演算部2
2から出力される磁束方向電圧指令VdRef に加算
されて新たな磁束方向電圧指令VdRefとして極座標
変換部23に入力される。q軸電流制御部56において
は、ベクトル制御指令値演算部21から出力されるトル
ク電流指令値IqRef からトルク電流実際値Iqを
差し引いた値に、重み係数演算部54から出力される重
み係数K1を乗じた値を入力とし、次の式で表される比
例積分制御によりトルク方向電圧補正値ΔVqを出力す
る。
2から出力される磁束方向電圧指令VdRef に加算
されて新たな磁束方向電圧指令VdRefとして極座標
変換部23に入力される。q軸電流制御部56において
は、ベクトル制御指令値演算部21から出力されるトル
ク電流指令値IqRef からトルク電流実際値Iqを
差し引いた値に、重み係数演算部54から出力される重
み係数K1を乗じた値を入力とし、次の式で表される比
例積分制御によりトルク方向電圧補正値ΔVqを出力す
る。
【0026】
【数21】 ただし、s :微分演算子 Gp:比例ゲイン、Gi:積分ゲイン q軸電流制御部56の出力ΔVqは、電圧指令演算部2
2から出力されるトルク方向電圧指令VqRef に加
算されて新たなトルク方向電圧指令VqRefとして極
座標変換部23に入力される。トルク電流制御部53に
おいては、ベクトル制御指令値演算部21から出力され
るトルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値
Iqを差し引いた値に、重み係数演算部54から出力さ
れる重み係数K2を乗じた値を入力とし、次の式で表さ
れる比例積分制御によりすべり周波数補正値Δωsを出
力する。
2から出力されるトルク方向電圧指令VqRef に加
算されて新たなトルク方向電圧指令VqRefとして極
座標変換部23に入力される。トルク電流制御部53に
おいては、ベクトル制御指令値演算部21から出力され
るトルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値
Iqを差し引いた値に、重み係数演算部54から出力さ
れる重み係数K2を乗じた値を入力とし、次の式で表さ
れる比例積分制御によりすべり周波数補正値Δωsを出
力する。
【0027】
【数22】 ただし、s :微分演算子 Kp:比例ゲイン、Ki:積分ゲイン この様に構成されたベクトル制御装置では、可変電圧制
御と固定電圧制御との移行時にその重みを徐々に変化さ
せることによって可変電圧制御と固定電圧制御との移行
をスムースに行うことができる。次に、本発明の第4の
実施例を図8を用いて説明する。第4の実施例は、第1
の実施例の磁束補正値演算部26の入力および演算が異
なること以外は第1の実施例と同様である。第4の実施
例のベクトル制御演算部60は、ベクトル制御指令値演
算部21と、電圧指令演算部22と、極座標変換部23
と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値
演算部61と、トルク電流制御部27と、すべり周波数
積分部28と、PWM電圧発生部29とで構成される。
磁束補正値演算部61においては、極座標変換部23か
ら出力される電圧ベクトルの大きさ|V|と、電圧固定
部24から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´
と、インバータ角周波数ω1 を入力とし、次の演算に
より、磁束補正値ΔΦを出力する。
御と固定電圧制御との移行時にその重みを徐々に変化さ
せることによって可変電圧制御と固定電圧制御との移行
をスムースに行うことができる。次に、本発明の第4の
実施例を図8を用いて説明する。第4の実施例は、第1
の実施例の磁束補正値演算部26の入力および演算が異
なること以外は第1の実施例と同様である。第4の実施
例のベクトル制御演算部60は、ベクトル制御指令値演
算部21と、電圧指令演算部22と、極座標変換部23
と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値
演算部61と、トルク電流制御部27と、すべり周波数
積分部28と、PWM電圧発生部29とで構成される。
磁束補正値演算部61においては、極座標変換部23か
ら出力される電圧ベクトルの大きさ|V|と、電圧固定
部24から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´
と、インバータ角周波数ω1 を入力とし、次の演算に
より、磁束補正値ΔΦを出力する。
【0028】
【数23】 他の構成要素での演算は、第1の実施例と同様である。
この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束指令と
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を滑り周波数位
相に加えることによって電流応答速度を速くすることが
でき、第1の電圧ベクトルの大きさと第2の電圧ベクト
ルの大きさとから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定
電圧ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる
磁束指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その
磁束補正値を磁束指令に加えることによって出力トルク
を指令値に追従させることができる。本発明の第5の実
施例を図9乃至図10を用いて説明する。図9は、第5
の実施例の誘導電動機のベクトル制御装置のベクトル制
御演算部の構成図である。
この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束指令と
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を滑り周波数位
相に加えることによって電流応答速度を速くすることが
でき、第1の電圧ベクトルの大きさと第2の電圧ベクト
ルの大きさとから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定
電圧ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる
磁束指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その
磁束補正値を磁束指令に加えることによって出力トルク
を指令値に追従させることができる。本発明の第5の実
施例を図9乃至図10を用いて説明する。図9は、第5
の実施例の誘導電動機のベクトル制御装置のベクトル制
御演算部の構成図である。
【0029】ベクトル制御演算部70は、ベクトル制御
指令演算部21と、電圧指令演算部71と、極座標変換
部23と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束
補正値演算部72と、トルク電流制御部73と、すべり
周波数積分部74と、PWM電圧発生部75とで構成さ
れる。ベクトル制御指令値演算部21では、磁束指令Φ
Ref と後述する磁束補正値演算部72の出力である
磁束補正値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRef
を入力として、次式の演算により、磁束電流指令IdR
ef 、トルク電流指令IqRef、すべり周波数指令
ωsRef を出力する。
指令演算部21と、電圧指令演算部71と、極座標変換
部23と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束
補正値演算部72と、トルク電流制御部73と、すべり
周波数積分部74と、PWM電圧発生部75とで構成さ
れる。ベクトル制御指令値演算部21では、磁束指令Φ
Ref と後述する磁束補正値演算部72の出力である
磁束補正値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRef
を入力として、次式の演算により、磁束電流指令IdR
ef 、トルク電流指令IqRef、すべり周波数指令
ωsRef を出力する。
【0030】
【数24】 ただし、 M:相互インダクタンス L2 :2次インダクタンス R2 :2次抵抗 電圧指令演算部71においては、ベクトル制御指令値演
算部21から出力される磁束電流指令IdRef とト
ルク電流指令IqRef を入力として、次式の演算に
より、磁束軸電圧指令VdRef 、トルク軸電圧指令
VqRef を求めて出力する。
算部21から出力される磁束電流指令IdRef とト
ルク電流指令IqRef を入力として、次式の演算に
より、磁束軸電圧指令VdRef 、トルク軸電圧指令
VqRef を求めて出力する。
【0031】
【数25】 極座標変換部23においては、電圧指令演算部71から
出力される磁束方向電圧指令VdRef とトルク方向
電圧指令VqRef を入力として、次式の演算によ
り、電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束
軸方向に対する角度δを出力する。
出力される磁束方向電圧指令VdRef とトルク方向
電圧指令VqRef を入力として、次式の演算によ
り、電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの磁束
軸方向に対する角度δを出力する。
【0032】
【数26】 電圧固定部24においては、極座標変換部23の出力で
ある電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの大き
さの指令値|V|Ref と電圧固定指令Vfixとを
入力として、電圧固定指令Vfix に従って新たな電
圧ベクトルの大きさ|V|´を演算して出力する。電圧
固定部24は、電圧ベクトルの大きさ|V|が所定値を
越えると電圧ベクトルの大きさの指令値|V|Ref
に固定するように動作する。電圧固定指令Vfix
は、電圧ベクトルの大きさを指令値|V|Ref に固
定するときは”1“であり、電圧ベクトルの大きさを指
令値|V|Ref に固定しないときは”0“であり、
電圧固定部24は、電圧固定指令Vfix の値によっ
て、 電圧固定指令Vfix が1の時、|V|´=|
V|Ref電圧固定指令Vfix が0の時、|V|´
=|V|を出力する。磁束補正値演算部72は、電圧固
定部24から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´
と、極座標変換部23から出力される電圧ベクトルの大
きさ|V|とを入力として次の演算により磁束補正値Δ
Φを演算する。
ある電圧ベクトルの大きさ|V|と電圧ベクトルの大き
さの指令値|V|Ref と電圧固定指令Vfixとを
入力として、電圧固定指令Vfix に従って新たな電
圧ベクトルの大きさ|V|´を演算して出力する。電圧
固定部24は、電圧ベクトルの大きさ|V|が所定値を
越えると電圧ベクトルの大きさの指令値|V|Ref
に固定するように動作する。電圧固定指令Vfix
は、電圧ベクトルの大きさを指令値|V|Ref に固
定するときは”1“であり、電圧ベクトルの大きさを指
令値|V|Ref に固定しないときは”0“であり、
電圧固定部24は、電圧固定指令Vfix の値によっ
て、 電圧固定指令Vfix が1の時、|V|´=|
V|Ref電圧固定指令Vfix が0の時、|V|´
=|V|を出力する。磁束補正値演算部72は、電圧固
定部24から出力される電圧ベクトルの大きさ|V|´
と、極座標変換部23から出力される電圧ベクトルの大
きさ|V|とを入力として次の演算により磁束補正値Δ
Φを演算する。
【0033】
【数27】 ただし、 s:微分演算子 Gp:比例ゲイン Gi:積分ゲイン トルク電流制御部73は、ベクトル制御指令値演算部2
1から出力されるトルク電流指令IqRefとトルク電
流実際値Iqを入力として次式で表される比例積分制御
により磁束角度補正値Δθrを出力する。
1から出力されるトルク電流指令IqRefとトルク電
流実際値Iqを入力として次式で表される比例積分制御
により磁束角度補正値Δθrを出力する。
【0034】
【数28】 ただし、 s:微分演算子 Kp:比例ゲイン Ki:積分ゲイン すべり周波数積分部74においては、ベクトル制御指令
値演算部21から出力されるすべり周波数指令値ωsR
ef を入力として、入力の積分値をすべり周波数位相
θsとして出力する。
値演算部21から出力されるすべり周波数指令値ωsR
ef を入力として、入力の積分値をすべり周波数位相
θsとして出力する。
【0035】
【数29】 ただし、s:微分演算子 変調率演算部25においては、電圧固定部24から出力
される電圧ベクトルの大きさ|V|´とPWMインバー
タ直流リンク電圧Vdcを入力として、次の演算によ
り、変調率αを演算する。
される電圧ベクトルの大きさ|V|´とPWMインバー
タ直流リンク電圧Vdcを入力として、次の演算によ
り、変調率αを演算する。
【0036】
【数30】 PWM電圧発生部75を図10を用いて説明する。PW
M電圧発生部75においては、すべり周波数積分部74
から出力されるすべり周波数位相θsと、トルク電流制
御部73から出力される磁束角度補正値Δθrと、回転
子位相θrと、極座標変換部23から出力される電圧ベ
クトル角度δとの4値の和であるインバータ位相θ1
と、変調率演算部25から出力される変調率αと、パル
スモード指令Pmodeを入力として次の演算により3
相PWM電圧指令VuPWM 、VvPWM 、VwP
WM を出力する。パルスモード指令が1であった場合
の動作を説明する。入力されたインバータ位相θ1 を
用いて、UVW各相のインバータ位相θu、θv、θw
を次式のように演算する。
M電圧発生部75においては、すべり周波数積分部74
から出力されるすべり周波数位相θsと、トルク電流制
御部73から出力される磁束角度補正値Δθrと、回転
子位相θrと、極座標変換部23から出力される電圧ベ
クトル角度δとの4値の和であるインバータ位相θ1
と、変調率演算部25から出力される変調率αと、パル
スモード指令Pmodeを入力として次の演算により3
相PWM電圧指令VuPWM 、VvPWM 、VwP
WM を出力する。パルスモード指令が1であった場合
の動作を説明する。入力されたインバータ位相θ1 を
用いて、UVW各相のインバータ位相θu、θv、θw
を次式のように演算する。
【0037】
【数31】 U相インバータ位相θuは、相PWM電圧発生部31に
入力されて次式の演算によりU相PWM電圧指令VuP
WM を出力する。
入力されて次式の演算によりU相PWM電圧指令VuP
WM を出力する。
【0038】
【数32】 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
【0039】
【数33】 次に、パルスモード指令が3の場合の、相PWM電圧発
生部31の動作を説明する。あらかじめ計算し記憶して
おいた、PWM電圧のオンオフ位相θSWと変調率αの
関係に従って、変調率αにより異なるオンオフ位相θS
Wを用いて相PWM電圧を演算する。変調率αとPWM
電圧のオンオフ位相θSWは例えば次のようになる。
生部31の動作を説明する。あらかじめ計算し記憶して
おいた、PWM電圧のオンオフ位相θSWと変調率αの
関係に従って、変調率αにより異なるオンオフ位相θS
Wを用いて相PWM電圧を演算する。変調率αとPWM
電圧のオンオフ位相θSWは例えば次のようになる。
【数34】 そして、θSWとU相電圧位相θuとの位相比較によ
り、U相PWM電圧指令は次のように求められる。
り、U相PWM電圧指令は次のように求められる。
【0040】
【数35】 同様にV相PWM電圧指令VvPWM 、W相電圧指令
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
VwPWM は相PWM電圧発生部31により次のよう
に出力される。
【0041】
【数36】 同様にして、他のパルスモードにおいても、変調率に対
応して記憶しておいたPWM電圧オンオフ位相と各相電
圧位相との比較により相PWM電圧指令を決定して出力
する。この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束
指令とトルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令
とを演算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束
方向成分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方
向成分電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベク
トルの大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度
を演算し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第
2の電圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクト
ルの大きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子
回転角位相に加えることによって電流応答速度を速くす
ることができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧
ベクトルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ
角周波数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電
圧ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる磁
束指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁
束補正値を磁束指令に加えることによって出力トルクを
指令値に追従させることができる。
応して記憶しておいたPWM電圧オンオフ位相と各相電
圧位相との比較により相PWM電圧指令を決定して出力
する。この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束
指令とトルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令
とを演算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束
方向成分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方
向成分電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベク
トルの大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度
を演算し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第
2の電圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクト
ルの大きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子
回転角位相に加えることによって電流応答速度を速くす
ることができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧
ベクトルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ
角周波数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電
圧ベクトルの大きさに固定されたことによって生じる磁
束指令との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁
束補正値を磁束指令に加えることによって出力トルクを
指令値に追従させることができる。
【0042】本発明の第6の実施例を図11を用いて説
明する。図11は、第6の実施例の誘導電動機のベクト
ル制御装置のベクトル制御演算部の構成図である。ベク
トル制御演算部80は、ベクトル制御指令演算部81
と、電圧指令演算部71と、極座標変換部23と電圧固
定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部7
2と、2次抵抗補正値演算部82と、すべり周波数積分
部74と、PWM電圧発生部75とで構成される。この
構成において、電圧指令演算部71と、極座標変換部2
3と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正
値演算部72と、すべり周波数積分部74と、PWM電
圧発生部75の動作は第5の実施例と同様であるので、
説明は省略する。ベクトル制御指令値演算部81では、
磁束指令ΦRef と磁束補正値演算部72の出力であ
る磁束補正値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRe
f と、後述する2次抵抗補正値演算部82の出力であ
る2次抵抗補正値ΔR2とを入力として、次式の演算に
より、磁束電流指令IdRef 、トルク電流指令Iq
Ref 、すべり周波数指令ωsRef を出力する。
明する。図11は、第6の実施例の誘導電動機のベクト
ル制御装置のベクトル制御演算部の構成図である。ベク
トル制御演算部80は、ベクトル制御指令演算部81
と、電圧指令演算部71と、極座標変換部23と電圧固
定部24と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部7
2と、2次抵抗補正値演算部82と、すべり周波数積分
部74と、PWM電圧発生部75とで構成される。この
構成において、電圧指令演算部71と、極座標変換部2
3と電圧固定部24と、変調率演算部25と、磁束補正
値演算部72と、すべり周波数積分部74と、PWM電
圧発生部75の動作は第5の実施例と同様であるので、
説明は省略する。ベクトル制御指令値演算部81では、
磁束指令ΦRef と磁束補正値演算部72の出力であ
る磁束補正値ΔΦとの和と、トルク指令値TorqRe
f と、後述する2次抵抗補正値演算部82の出力であ
る2次抵抗補正値ΔR2とを入力として、次式の演算に
より、磁束電流指令IdRef 、トルク電流指令Iq
Ref 、すべり周波数指令ωsRef を出力する。
【0043】
【数37】 ただし、 M:相互インダクタンス L2 :2次インダクタンス R2 :2次抵抗 2次抵抗補正値演算部82は、ベクトル制御指令値演算
部81から出力されるトルク電流指令IqRef とト
ルク電流実際値Iqを入力として次式で表される比例積
分制御により2次抵抗補正値ΔR2を出力する。
部81から出力されるトルク電流指令IqRef とト
ルク電流実際値Iqを入力として次式で表される比例積
分制御により2次抵抗補正値ΔR2を出力する。
【0044】
【数38】 ただし、 s:微分演算子 Kp:比例ゲイン Ki:積分ゲイン この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束指令と
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子回転角
位相に加えることによって電流応答速度を速くすること
ができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベクト
ルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角周波
数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧ベク
トルの大きさに固定されたことによって生じる磁束指令
との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束補正
値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指令値
に追従させることができる。次に、本発明の第7の実施
例を図12および図13を用いて説明する。第7の実施
例において、ベクトル制御演算部90は、ベクトル制御
指令値演算部21と、電圧指令演算部71と、極座標変
換部23と、電圧固定部24と、変調率演算部25と、
磁束補正値演算部72と、トルク電流制御部91と、す
べり周波数積分部74と、PWM電圧発生部75と、重
み係数演算部92と、d軸電流制御部93と、q軸電流
制御部94とで構成される。
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子回転角
位相に加えることによって電流応答速度を速くすること
ができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベクト
ルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角周波
数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧ベク
トルの大きさに固定されたことによって生じる磁束指令
との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束補正
値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指令値
に追従させることができる。次に、本発明の第7の実施
例を図12および図13を用いて説明する。第7の実施
例において、ベクトル制御演算部90は、ベクトル制御
指令値演算部21と、電圧指令演算部71と、極座標変
換部23と、電圧固定部24と、変調率演算部25と、
磁束補正値演算部72と、トルク電流制御部91と、す
べり周波数積分部74と、PWM電圧発生部75と、重
み係数演算部92と、d軸電流制御部93と、q軸電流
制御部94とで構成される。
【0045】ベクトル制御指令値演算部21と、電圧指
令演算部71と、極座標変換部23と、電圧固定部24
と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部72と、す
べり周波数積分部74と、PWM電圧発生部75の動作
は第5の実施例と同様であるので、説明を省略する。重
み係数演算部92を図13を用いて説明する。重み係数
演算部92は、制御モード切替判別部95と変化率リミ
ット部96とから構成される。制御モード切替判別部9
5においては、インバータ角周波数ω1の絶対値|ω1
|を入力として、次の条件判別により制御モードCmo
deを出力する。制御モードは、一定電圧制御のときC
mode=0で、可変電圧制御のときCmode=1と
する。現在の制御モードが、Cmode=0の時には、
令演算部71と、極座標変換部23と、電圧固定部24
と、変調率演算部25と、磁束補正値演算部72と、す
べり周波数積分部74と、PWM電圧発生部75の動作
は第5の実施例と同様であるので、説明を省略する。重
み係数演算部92を図13を用いて説明する。重み係数
演算部92は、制御モード切替判別部95と変化率リミ
ット部96とから構成される。制御モード切替判別部9
5においては、インバータ角周波数ω1の絶対値|ω1
|を入力として、次の条件判別により制御モードCmo
deを出力する。制御モードは、一定電圧制御のときC
mode=0で、可変電圧制御のときCmode=1と
する。現在の制御モードが、Cmode=0の時には、
【数39】 となる。現在の制御モードが、Cmode=1の時に
は、
は、
【数40】 となる。
【0046】ただし、ωCHG1≦ωCHG2とする。
変化率リミット部96においては、制御モード切替判別
部95から出力される制御モードCmodeを入力と
し、Cmodeの上昇・下降速度に制限を与えた値を重
み係数K1として出力する。重み係数K2は、重み係数
K1の上昇・下降速度に応じて、下降・上昇する。制御
モードCmodeがt=0に0から1に変化した場合
は、変化率の制限値をaとすると、重み係数K1と重み
係数K2とは次のように変化する。
変化率リミット部96においては、制御モード切替判別
部95から出力される制御モードCmodeを入力と
し、Cmodeの上昇・下降速度に制限を与えた値を重
み係数K1として出力する。重み係数K2は、重み係数
K1の上昇・下降速度に応じて、下降・上昇する。制御
モードCmodeがt=0に0から1に変化した場合
は、変化率の制限値をaとすると、重み係数K1と重み
係数K2とは次のように変化する。
【0047】
【数41】
【数42】 d軸電流制御部93においては、ベクトル制御指令値演
算部21から出力される磁束電流指令値IdRef か
ら磁束電流実際値Idを差し引いた値に、重み係数演算
部92から出力される重み係数K1を乗じた値を入力と
し、次の式で表される比例積分制御により磁束方向電圧
補正値ΔVdを出力する。
算部21から出力される磁束電流指令値IdRef か
ら磁束電流実際値Idを差し引いた値に、重み係数演算
部92から出力される重み係数K1を乗じた値を入力と
し、次の式で表される比例積分制御により磁束方向電圧
補正値ΔVdを出力する。
【0048】
【数43】 ただし、s :微分演算子 Gp:比例ゲイン、Gi:積分ゲイン d軸電流制御部93の出力ΔVdは、電圧指令演算部7
1から出力される磁束方向電圧指令VdRef に加算
されて新たな磁束方向電圧指令VdRef として極座
標変換部23に入力される。q軸電流制御部94におい
ては、ベクトル制御指令値演算部21から出力されるト
ルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値Iq
を差し引いた値に、重み係数演算部92から出力される
重み係数K1を乗じた値を入力とし、次の式で表される
比例積分制御によりトルク方向電圧補正値ΔVqを出力
する。
1から出力される磁束方向電圧指令VdRef に加算
されて新たな磁束方向電圧指令VdRef として極座
標変換部23に入力される。q軸電流制御部94におい
ては、ベクトル制御指令値演算部21から出力されるト
ルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値Iq
を差し引いた値に、重み係数演算部92から出力される
重み係数K1を乗じた値を入力とし、次の式で表される
比例積分制御によりトルク方向電圧補正値ΔVqを出力
する。
【0049】
【数44】 ただし、s :微分演算子 Gp:比例ゲイン、Gi:積分ゲイン q軸電流制御部94の出力ΔVqは、電圧指令演算部7
1から出力されるトルク方向電圧指令VqRef に加
算されて新たなトルク方向電圧指令VqRefとして極
座標変換部23に入力される。トルク電流制御部91に
おいては、ベクトル制御指令値演算部21から出力され
るトルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値
Iqを差し引いた値に、重み係数演算部92から出力さ
れる重み係数K2を乗じた値を入力とし、次の式で表さ
れる比例積分制御により磁束角度補正値Δθrを出力す
る。
1から出力されるトルク方向電圧指令VqRef に加
算されて新たなトルク方向電圧指令VqRefとして極
座標変換部23に入力される。トルク電流制御部91に
おいては、ベクトル制御指令値演算部21から出力され
るトルク電流指令値IqRef からトルク電流実際値
Iqを差し引いた値に、重み係数演算部92から出力さ
れる重み係数K2を乗じた値を入力とし、次の式で表さ
れる比例積分制御により磁束角度補正値Δθrを出力す
る。
【0050】
【数45】 ただし、s :微分演算子 Kp:比例ゲイン、Ki:積分ゲイン この様に構成されたベクトル制御装置では、磁束指令と
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子回転角
位相に加えることによって電流応答速度を速くすること
ができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベクト
ルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角周波
数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧ベク
トルの大きさに固定されたことによって生じる磁束指令
との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束補正
値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指令値
に追従させることができる。また、可変電圧制御と固定
電圧制御との移行時にその重みを徐々に変化させること
によって可変電圧制御と固定電圧制御との移行をスムー
スに行うことができる。
トルク指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演
算し、磁束電流指令とトルク電流指令とから磁束方向成
分電圧とトルク方向成分電圧とを演算し、磁束方向成分
電圧とトルク方向成分電圧とから第1の電圧ベクトルの
大きさと磁束軸方向に対する電圧ベクトルの角度を演算
し、電圧ベクトルの大きさを固定するときには第2の電
圧ベクトルの大きさとして所定の固定電圧ベクトルの大
きさを出力し、前記電圧ベクトルの角度を回転子回転角
位相に加えることによって電流応答速度を速くすること
ができ、第2の電圧ベクトルの大きさと前記電圧ベクト
ルの角度と前記トルク方向成分電圧とインバータ角周波
数とから、第2の電圧ベクトルの大きさが固定電圧ベク
トルの大きさに固定されたことによって生じる磁束指令
との誤差を補正する磁束補正値を演算し、その磁束補正
値を磁束指令に加えることによって出力トルクを指令値
に追従させることができる。また、可変電圧制御と固定
電圧制御との移行時にその重みを徐々に変化させること
によって可変電圧制御と固定電圧制御との移行をスムー
スに行うことができる。
【0051】
【発明の効果】従って、 本発明の請求項1載の誘導電
動機のベクトル制御方法は、トルク指令と磁束指令とか
らトルク電流指令と磁束電流指令とを演算し、このトル
ク電流指令と磁束電流指令とから電圧ベクトル指令値を
演算し、この電圧ベクトル指令値の磁束方向に対する角
度をインバータ電圧指令位相に加えることによって電流
応答速度を速くすることができる。本発明の請求項2記
載の誘導電動機のベクトル制御方法は、電力変換装置の
電圧を所定の値で固定するときには、トルク指令と磁束
指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演算し、
このトルク電流指令と磁束電流指令とから電圧ベクトル
指令値を演算し、この電圧ベクトル指令値の大きさと電
力変換装置の電圧を所定の値で固定するときの電圧ベク
トルとの差から演算した磁束補正値を前記磁束指令に加
えることによって出力トルクを指令値に追従させること
ができる。
動機のベクトル制御方法は、トルク指令と磁束指令とか
らトルク電流指令と磁束電流指令とを演算し、このトル
ク電流指令と磁束電流指令とから電圧ベクトル指令値を
演算し、この電圧ベクトル指令値の磁束方向に対する角
度をインバータ電圧指令位相に加えることによって電流
応答速度を速くすることができる。本発明の請求項2記
載の誘導電動機のベクトル制御方法は、電力変換装置の
電圧を所定の値で固定するときには、トルク指令と磁束
指令とからトルク電流指令と磁束電流指令とを演算し、
このトルク電流指令と磁束電流指令とから電圧ベクトル
指令値を演算し、この電圧ベクトル指令値の大きさと電
力変換装置の電圧を所定の値で固定するときの電圧ベク
トルとの差から演算した磁束補正値を前記磁束指令に加
えることによって出力トルクを指令値に追従させること
ができる。
【図1】第1の実施例のベクトル制御演算部の機能ブロ
ック図。
ック図。
【図2】第1の実施例における磁束補正値演算部の機能
ブロック図。
ブロック図。
【図3】第1の実施例におけるPWM電圧発生部の機能
ブロック図。
ブロック図。
【図4】第1の実施例におけるパルス波形図
【図5】第2の実施例のベクトル制御演算部の機能ブロ
ック図。
ック図。
【図6】第3の実施例のベクトル制御演算部の機能ブロ
ック図。
ック図。
【図7】第3の実施例における重み係数演算部の機能ブ
ロック図。
ロック図。
【図8】第4の実施例のベクトル制御演算部の機能ブロ
ック図。
ック図。
【図9】第5の実施例のベクトル制御演算部の機能ブロ
ック図。
ック図。
【図10】第5の実施例におけるPWM電圧発生部の機
能ブロック図。
能ブロック図。
【図11】第6の実施例のベクトル制御演算部の機能ブ
ロック図。
ロック図。
【図12】第7の実施例のベクトル制御演算部の機能ブ
ロック図。
ロック図。
【図13】第7の実施例における重み係数演算部の機能
ブロック図。
ブロック図。
【図14】従来の誘導電動機のベクトル制御演算部の機
能ブロック図。
能ブロック図。
20、40、50、60、70、80、90、…ベクト
ル制御演算部 21、81…ベクトル制御指令値演算部 22、71…電圧指令演算部 23…極座標変換部 24…電圧固定部 25…変調率演算部 26、72…磁束補正値演算部 27、53、73、91…トルク電流制御部 28、74…すべり周波数積分部 29、75…PWM電圧発生部 54、92…重み係数演算部 55、93…d軸電流制御部 56、94…q軸電流制御部 82…2次抵抗補正値演算部
ル制御演算部 21、81…ベクトル制御指令値演算部 22、71…電圧指令演算部 23…極座標変換部 24…電圧固定部 25…変調率演算部 26、72…磁束補正値演算部 27、53、73、91…トルク電流制御部 28、74…すべり周波数積分部 29、75…PWM電圧発生部 54、92…重み係数演算部 55、93…d軸電流制御部 56、94…q軸電流制御部 82…2次抵抗補正値演算部
Claims (2)
- 【請求項1】誘導電動機の磁束とトルクとを電力変換装
置を介して制御する誘導電動機のベクトル制御方法にお
いて、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令と磁
束電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束電流
指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧ベク
トル指令値の磁束方向に対する角度をインバータ電圧指
令位相に加えることを特徴とする誘導電動機のベクトル
制御方法。 - 【請求項2】誘導電動機の磁束とトルクとを電力変換装
置を介して制御する誘導電動機のベクトル制御方法にお
いて、前記電力変換装置の電圧を所定の値で固定すると
きには、トルク指令と磁束指令とからトルク電流指令と
磁束電流指令とを演算し、このトルク電流指令と磁束電
流指令とから電圧ベクトル指令値を演算し、この電圧ベ
クトル指令値の大きさと電力変換装置の電圧を所定の値
で固定するときの電圧ベクトルとの差から演算した磁束
補正値を前記磁束指令に加えることを特徴とする誘導電
動機のベクトル制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000296359A JP2001120000A (ja) | 1995-04-24 | 2000-09-28 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-98172 | 1995-04-24 | ||
JP9817295 | 1995-04-24 | ||
JP7-293917 | 1995-04-24 | ||
JP29391795 | 1995-11-13 | ||
JP2000296359A JP2001120000A (ja) | 1995-04-24 | 2000-09-28 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08502796A Division JP3226258B2 (ja) | 1995-04-24 | 1996-04-08 | 誘導電動機のベクトル制御装置およびその方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001120000A true JP2001120000A (ja) | 2001-04-27 |
Family
ID=27308599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000296359A Pending JP2001120000A (ja) | 1995-04-24 | 2000-09-28 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001120000A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6809492B2 (en) | 2001-07-13 | 2004-10-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Speed control device for AC electric motor |
WO2015019905A1 (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | 日産自動車株式会社 | 誘導モータの制御装置および誘導モータの制御方法 |
CN111865165A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-10-30 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 鼠笼异步发电机的控制方法、***、介质以及电子设备 |
-
2000
- 2000-09-28 JP JP2000296359A patent/JP2001120000A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6809492B2 (en) | 2001-07-13 | 2004-10-26 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Speed control device for AC electric motor |
WO2015019905A1 (ja) * | 2013-08-08 | 2015-02-12 | 日産自動車株式会社 | 誘導モータの制御装置および誘導モータの制御方法 |
CN111865165A (zh) * | 2020-08-03 | 2020-10-30 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 鼠笼异步发电机的控制方法、***、介质以及电子设备 |
CN111865165B (zh) * | 2020-08-03 | 2021-07-30 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 鼠笼异步发电机的控制方法、***、介质以及电子设备 |
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