JP2006094601A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明に係る誘導電動機のベクトル制御装置1は、誘導電動機15の一次電流の実測値を用いて計算したトルク演算値とトルク指令発生部で生成された誘導電動機15に対するトルク指令値との誤差に基づいて、誘導電動機15の相互インダクタンスの補正値を求める相互インダクタンス補正部3と、相互インダクタンスの補正値を含む誘導電動機15の回路定数を用いて、誘導電動機15の発生トルクがトルク指令値と一致するように誘導電動機を制御するベクトル制御部2とを備えたものである。
【選択図】図1
Description
そこで、誘導電動機を無負荷運転し1次電流から相互インダクタンスを実測できる場合は、実測値を設定値として設定すればよい。
しかしながら、装置組み込み用途で無負荷状態を作れない誘導電動機や車両搭載用等の大型の誘導電動機では実測も容易ではない。このため、このような場合には相互インダクタンスの設定値としては設計計算値が採用されるため、実際の相互インダクタンス値との間に誤差が存在することになる。この誤差分により、トルク出力が、トルク指令値と一致しないで誤差が発生する。
また、相互インダクタンス設定値の補正については、あまり考慮されていない。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態1に係る誘導電動機のベクトル制御装置について詳細に説明する。
なお、本発明は2次抵抗値の補正と同時に行う必要があるが、2次抵抗値の補正は公知のものとして説明および図示は省略し、ここでは、相互インダクタンスの補正のみについて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1に係る誘導電動機のベクトル制御装置を周辺機器構成とともに示すブロック図である。なお、この発明に係る相互インダクタンス補正部は、一般的なベクトル制御系に適用できる。ここでは、一般的なベクトル制御系の例として、電鉄車両用ベクトル制御装置を示す。
図2はこの発明の実施の形態1に係るベクトル制御装置が制御する、誘導電動機の等価回路(T型、1相分)を示す回路図である。
そして、ベクトル制御部2から出力された三相の出力電力指令Vu*、Vv*、Vw*がPWMインバータ14に入力されて、PWMインバータ14からの出力が誘導電動機15に入力される。
I1q*=Tm*/Φ2*/PP×L2*/M*・・・(2)
ただし、式(1)および式(2)において、M*(後述する)は相互インダクタンスの初期設定値M0*を補正して得られた補正値、L2*=M*+l2*、sは微分演算子、PPは誘導電動機15の極対数を示す。
E1q*=(sL1*×σ+R1*)×I1q*+ω×L1*×σ×I1d*+ω×M*/L2*×Φ2*・・・(5)
ただし、式(4)および式(5)において、σはσ=1−M*/L1*/L2*で定義される漏れ係数である。また、L1*=M*+l1*である。
ただし、式(6)において、K1は比例ゲイン、K2は積分ゲインを示す。
Vq*=E1q*+ΔI1q・・・(9)
また、相互インダクタンス補正部3には、ベクトル制御部2に設定された誘導電動機15の回路定数から求めたdq軸の出力電力指令Vq*、Vd*と、同じくベクトル制御部2に設定された誘導電動機15の回路定数から求めたすべり角周波数指令ωs*に、誘導電動機15から検出した電動機回転角周波数ωrを加えたPWMインバータ14の出力角周波数ωと、誘導電動機15に備えられた電流センサ17で検出した検出電流IU、IV、IWを変換して得られたdq軸上電流I1q、I1dと、トルク指令発生部13よりベクトル制御部2に入力されるトルク指令値Tm*とが入力される。
ただし、式(11)において、K3は比例ゲイン、K4は積分ゲインを示す。
相互インダクタンスの初期設定値M0*は、実際値Mの0.5倍としている。時間1.5sにおいて、トルク指令値Tm*は0[N・m]から1000[N・m]へステップ変化させている。
これは、誘導電動機15のトルクを、ゼロの状態から定格の100%までステップ状に立ち上げることに相当する。
図4(a)がこの発明の実施の形態1に係るベクトル制御装置1を用いた場合の応答波形である。図4(b)が従来方式の応答波形である。時間4s〜5s付近の定常状態におけるトルク指令値Tm*の誤差は、この発明の実施の形態1によれば、図4(a)のように小さくなっている。
Claims (3)
- 誘導電動機の一次電流の実測値を用いて計算したトルク演算値とトルク指令発生部で生成された前記誘導電動機に対するトルク指令値との誤差に基づいて、前記誘導電動機の相互インダクタンスの補正値を求める相互インダクタンス補正部と、
前記相互インダクタンスの補正値を含む前記誘導電動機の回路定数を用いて、前記誘導電動機の発生トルクが前記トルク指令値と一致するように前記誘導電動機を制御するベクトル制御部と
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。 - 前記ベクトル制御部に設定される前記回路定数は、1次抵抗設定値を含み、
前記ベクトル制御部は、前記回路定数から電圧指令値およびすべり角周波数指令値を求め、
前記相互インダクタンス補正部は、前記電圧指令値と、前記すべり角周波数指令値に前記誘導電動機の電動機回転角周波数の実測値を加えたインバータの出力角周波数と、前記1次抵抗設定値と、前記一次電流の実測値と、前記トルク指令値とを用いて演算した補正値に基づいて、前記相互インダクタンスの初期設定値を補正することにより、前記相互インダクタンスの補正値を生成すること
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。 - 前記回路定数は、2次抵抗設定値を含み、
2次抵抗設定値を補正する2次抵抗補正部を更に備えたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の誘導電動機のベクトル制御装置。
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