JP2707680B2 - 誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置 - Google Patents
誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置Info
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- JP2707680B2 JP2707680B2 JP1031734A JP3173489A JP2707680B2 JP 2707680 B2 JP2707680 B2 JP 2707680B2 JP 1031734 A JP1031734 A JP 1031734A JP 3173489 A JP3173489 A JP 3173489A JP 2707680 B2 JP2707680 B2 JP 2707680B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インバータで駆動される誘導電動機の速度
制御装置に関し、特に速度センサを用いずに精度よく速
度制御する装置に関する。
制御装置に関し、特に速度センサを用いずに精度よく速
度制御する装置に関する。
〔従来の技術〕 従来より、かご形誘導電動機の特徴である堅牢さを活
かした、耐環境性や構造的自由度の大きい駆動システム
が、すべての産業分野で要望されている。速度センサを
用いない速度制御装置は、このような要望に適合するも
のである。
かした、耐環境性や構造的自由度の大きい駆動システム
が、すべての産業分野で要望されている。速度センサを
用いない速度制御装置は、このような要望に適合するも
のである。
従来、速度センサを用いない誘導電動機の速度制御装
置として、誘導電動機の電圧と電流から求めたトルク電
流と磁束および二次抵抗値、すなわち回転子巻線抵抗値
から演算したすべり周波数によって、電動機駆動周波数
を補償し、電動機の速度制御を行う装置があった。
置として、誘導電動機の電圧と電流から求めたトルク電
流と磁束および二次抵抗値、すなわち回転子巻線抵抗値
から演算したすべり周波数によって、電動機駆動周波数
を補償し、電動機の速度制御を行う装置があった。
この場合のすべり周波数の演算方法について説明す
る。
る。
インバータで駆動される誘導電動機の回転数ｎ（rp
m）は、一般に駆動周波数ｆ（Hz）と電動機のすべり周
波数fs（Hz）によって表される。
m）は、一般に駆動周波数ｆ（Hz）と電動機のすべり周
波数fs（Hz）によって表される。
周波数ｆはインバータから直接に得られるため、すべ
り周波数fsを何らかの手段によって得ることができれ
ば、回転数ｎを知ることができ、これを速度制御に用い
ることが可能となる。
り周波数fsを何らかの手段によって得ることができれ
ば、回転数ｎを知ることができ、これを速度制御に用い
ることが可能となる。
すべり周波数fsは、電動機の磁束φとトルクに相当す
るトルク電流Iqおよび二次抵抗R2によって次のように表
される。
るトルク電流Iqおよび二次抵抗R2によって次のように表
される。
磁束φ、トルク電流Iqは電動機の電圧と電流とから演
算することができるから、二次抵抗値R2が分かれば、す
べり周波数fsを演算することができる。
算することができるから、二次抵抗値R2が分かれば、す
べり周波数fsを演算することができる。
ところが、二次抵抗値R2は回転子の巻線抵抗値である
ため、これを直接固定子側で観測することは困難であ
る。
ため、これを直接固定子側で観測することは困難であ
る。
二次抵抗値R2のある基準温度における値を知ることは
できるが、温度によって変化するために、実際の運転に
おいてfsを正しく演算することができない。例えば回転
子の温度が100℃変われば、回転子導体として用いられ
る銅やアルミニウムからなる二次抵抗値は40％程度変化
し、また、回転子の温度は運転によって通常100〜150℃
の温度上昇がある。
できるが、温度によって変化するために、実際の運転に
おいてfsを正しく演算することができない。例えば回転
子の温度が100℃変われば、回転子導体として用いられ
る銅やアルミニウムからなる二次抵抗値は40％程度変化
し、また、回転子の温度は運転によって通常100〜150℃
の温度上昇がある。
このように、従来の装置では、すべり周波数の演算に
二次抵抗の設定値を用いていたため、回転子の温度が変
化すると、実際の二次抵抗値と設定の二次抵抗との差異
によって、実際のすべり周波数と差異を生じ、速度を精
度よく補償できない欠点があった。
二次抵抗の設定値を用いていたため、回転子の温度が変
化すると、実際の二次抵抗値と設定の二次抵抗との差異
によって、実際のすべり周波数と差異を生じ、速度を精
度よく補償できない欠点があった。
そこで本発明は、速度センサを用いずに精度よく速度
制御を行うことを目的とし、すべり周波数を精度よく演
算しようとするものである。
制御を行うことを目的とし、すべり周波数を精度よく演
算しようとするものである。
この目的を達成するため、本発明の誘導電動機の速度
演算装置は、電動機の磁束φ、トルク電流Iq及び電動機
の二次抵抗値R2よりすべり周波数fsを演算し、求められ
たすべり周波数fsと電動機駆動周波数ｆとの差に基づい
て電動機の回転速度fnを演算する回転速度演算装置にお
いて、前記電動機の固定子に設けた温度センサと、この
温度センサによって検出された固定子の温度θsと固定
子の基準温度θS0とに基づいて温度補償分Δθrを次式 Δθr＝（１＋krs）（θs−θs0） ここで、krsは回転子温度と固定子温度の差（θr−θ
s）÷固定子の温度上昇値（θs−θs0） により演算する温度補償分演算手段と、この温度補償分
演算手段の出力Δθrと前記基準温度θS0における二次
抵抗値R20とから次式 R2＝R20（１＋k0Δθr） により温度補償後の二次抵抗値R2を算出する手段とを備
え、この温度補償後の二次抵抗値R2に基づいて前記すべ
り周波数fsを演算することを特徴とする。
演算装置は、電動機の磁束φ、トルク電流Iq及び電動機
の二次抵抗値R2よりすべり周波数fsを演算し、求められ
たすべり周波数fsと電動機駆動周波数ｆとの差に基づい
て電動機の回転速度fnを演算する回転速度演算装置にお
いて、前記電動機の固定子に設けた温度センサと、この
温度センサによって検出された固定子の温度θsと固定
子の基準温度θS0とに基づいて温度補償分Δθrを次式 Δθr＝（１＋krs）（θs−θs0） ここで、krsは回転子温度と固定子温度の差（θr−θ
s）÷固定子の温度上昇値（θs−θs0） により演算する温度補償分演算手段と、この温度補償分
演算手段の出力Δθrと前記基準温度θS0における二次
抵抗値R20とから次式 R2＝R20（１＋k0Δθr） により温度補償後の二次抵抗値R2を算出する手段とを備
え、この温度補償後の二次抵抗値R2に基づいて前記すべ
り周波数fsを演算することを特徴とする。
本発明は、温度変化を補償した二次抵抗値を用いたす
べり周波数の演算値によって、電動機の速度を精度よく
推定するものである。
べり周波数の演算値によって、電動機の速度を精度よく
推定するものである。
前記のように、二次抵抗値R2は温度によって大きく変
化する。したがって、二次抵抗値R2の温度による変化を
補正できれば、すべり周波数fsを正しく演算でき、速度
もまた正しく演算できる。
化する。したがって、二次抵抗値R2の温度による変化を
補正できれば、すべり周波数fsを正しく演算でき、速度
もまた正しく演算できる。
第１図は本発明の速度演算を示すブロック図である。
駆動周波数ｆ、電動機の電圧、電流から演算されたト
ルク電流の演算値Iq、磁束演算値φ、および固定子の温
度検出値θsを入力信号とし、回転数に相当した周波数f
n＝ｆ−fsを出力する。
ルク電流の演算値Iq、磁束演算値φ、および固定子の温
度検出値θsを入力信号とし、回転数に相当した周波数f
n＝ｆ−fsを出力する。
すべり周波数は より演算される。
ここで二次抵抗値設定のための回転子の基準温度をθ
r0、このときの二次抵抗値をR20とすると、任意の温度
における二次抵抗値R2は一般に、次のように表される。
r0、このときの二次抵抗値をR20とすると、任意の温度
における二次抵抗値R2は一般に、次のように表される。
R2＝R20（１＋k0Δθ0） ……（３） ただし、Δθr＝θr−θr0 k0＝1/（225＋θr0）（二次導体がアルミニウムのと
き） さて、本発明は固定子温度の検出値θsから回転子温
度θrを推定しようとするものである。回転子の温度上
昇と固定子の温度上昇は、近似的には比例関係にあるか
ら、θr≒θsと置いても、R2の温度変化をかなり補償す
ることができる。しかし、通常、運転中は固定子温度よ
り回転子温度が高くなる場合が多く、この分を補償すれ
ば、二次抵抗値の推定精度は更に向上する。
き） さて、本発明は固定子温度の検出値θsから回転子温
度θrを推定しようとするものである。回転子の温度上
昇と固定子の温度上昇は、近似的には比例関係にあるか
ら、θr≒θsと置いても、R2の温度変化をかなり補償す
ることができる。しかし、通常、運転中は固定子温度よ
り回転子温度が高くなる場合が多く、この分を補償すれ
ば、二次抵抗値の推定精度は更に向上する。
第２図は固定子温度と回転子温度の測定例である。固
定子巻線に定格電流を流し、始動より温度上昇特性を測
定したものである。測定の便宜上、回転子は拘束されて
いる。すなわち、固定子温度より、回転子温度がかなり
高いことがわかる。
定子巻線に定格電流を流し、始動より温度上昇特性を測
定したものである。測定の便宜上、回転子は拘束されて
いる。すなわち、固定子温度より、回転子温度がかなり
高いことがわかる。
また、第２図より回転子温度と固定子温度の差（θr
−θs）は、固定子の温度上昇値（θs−θs0）（ここで
θs0は固定子の基準温度）にほぼ比例することが分か
る。
−θs）は、固定子の温度上昇値（θs−θs0）（ここで
θs0は固定子の基準温度）にほぼ比例することが分か
る。
したがって、θr−θs＝krs（θs−θs0）とおいて、
ΔθrおよびR2を次のように推定することができる。
ΔθrおよびR2を次のように推定することができる。
Δθr＝（１＋krs）（θs−θs0） ……（４） R2＝R20（１＋k0Δθr） ……（５） krsとして、回転子と固定子の温度差θr−θsが大き
い領域での値をとれば、温度の影響が大きい領域でのR2
を効果的に推定することができる。
い領域での値をとれば、温度の影響が大きい領域でのR2
を効果的に推定することができる。
第２図における破線は、krsとしてＡ点のデータを用
いて回転子温度を推定した場合である。これより、効果
的に回転子温度の推定がなされることが分かる。
いて回転子温度を推定した場合である。これより、効果
的に回転子温度の推定がなされることが分かる。
このような固定子温度の検出値を用いた二次抵抗値の
温度変化の補正によって、温度変化の主たる要因である
周囲温度の変化、固定子の温度上昇値を補正し、さらに
固定子と回転子の温度差も配慮されているから、精度よ
く二次抵抗値を演算することができる。したがって、こ
れを用いた速度推定値も精度よく演算されることは明白
である。
温度変化の補正によって、温度変化の主たる要因である
周囲温度の変化、固定子の温度上昇値を補正し、さらに
固定子と回転子の温度差も配慮されているから、精度よ
く二次抵抗値を演算することができる。したがって、こ
れを用いた速度推定値も精度よく演算されることは明白
である。
第３図に、本発明をインバータでV/f制御される誘導
電動機の速度制御装置に適用した場合を示す。
電動機の速度制御装置に適用した場合を示す。
図において、１はインバータであり、周波数指令信号
f1より電圧指令器11を介して周波数に比例した電圧指令
信号Ｖが与えられ、また、周波数指令信号f1が与えられ
ている。
f1より電圧指令器11を介して周波数に比例した電圧指令
信号Ｖが与えられ、また、周波数指令信号f1が与えられ
ている。
誘導電動機２には、温度センサ32が装備されている。
一点鎖線で示される部分３は、本発明の速度演算器30の
関連する部分で、トルク電流・磁束演算器31、固定子温
度を検出する温度センサ32、電流センサ33、電圧センサ
34からなっている。また、電圧センサを省略して、イン
バータへの交流電圧指令値を用いることもできる。
一点鎖線で示される部分３は、本発明の速度演算器30の
関連する部分で、トルク電流・磁束演算器31、固定子温
度を検出する温度センサ32、電流センサ33、電圧センサ
34からなっている。また、電圧センサを省略して、イン
バータへの交流電圧指令値を用いることもできる。
一点鎖線で囲まれる４は速度制御部であり、速度設定
器40、速度偏差演算器41、速度制御器42、速度偏差加算
器43からなっている。
器40、速度偏差演算器41、速度制御器42、速度偏差加算
器43からなっている。
速度演算部３で演算された速度に相当する周波数信号
fnは、速度偏差演算器41で速度指令信号f* nと比較さ
れ、速度制御器42で速度補正信号fsが出力される。速度
補正信号fsは速度指令信号f* nに加算されて、インバー
タの実際の周波数指令信号f1となる。
fnは、速度偏差演算器41で速度指令信号f* nと比較さ
れ、速度制御器42で速度補正信号fsが出力される。速度
補正信号fsは速度指令信号f* nに加算されて、インバー
タの実際の周波数指令信号f1となる。
すなわち、速度演算部３で演算された速度信号fnと速
度指令信号f* nの偏差が０になるようにインバータの周
波数指令が調節される。
度指令信号f* nの偏差が０になるようにインバータの周
波数指令が調節される。
第４図は本発明の効果を表す速度特性を実施例につい
て示したものである。回転数指令を50％とし、負荷トル
クに対して示した。特性は本発明を適用した場合の速
度制御特性であり、回転子の温度変化０〜100℃に対し
て速度制御特性は、斜線の範囲にあった。特性は二次
抵抗の温度による変化を補償しない場合で、特性−１
は回転子温度が基準温度よりほぼ50℃低い場合、特性
−２は基準温度よりほぼ50℃高い場合のそれぞれ速度制
御特性である。
て示したものである。回転数指令を50％とし、負荷トル
クに対して示した。特性は本発明を適用した場合の速
度制御特性であり、回転子の温度変化０〜100℃に対し
て速度制御特性は、斜線の範囲にあった。特性は二次
抵抗の温度による変化を補償しない場合で、特性−１
は回転子温度が基準温度よりほぼ50℃低い場合、特性
−２は基準温度よりほぼ50℃高い場合のそれぞれ速度制
御特性である。
本発明の温度補償を行うことにより、従来方法では定
格負荷時で温度変動により±１％の速度変動があったの
に対し、本発明の二次抵抗値の温度補償を行うことによ
り、±0.2％以下の速度変動に抑えることができた。
格負荷時で温度変動により±１％の速度変動があったの
に対し、本発明の二次抵抗値の温度補償を行うことによ
り、±0.2％以下の速度変動に抑えることができた。
本発明は、電動機の電圧、電流から演算される速度信
号に基づいて速度制御する装置において、従来速度演算
において精度上問題であった二次抵抗の温度変化を固定
子温度の検出値によって修正することにより、精度の高
い速度演算値を得て、電動機に速度センサを設けずに、
誘導電動機の堅牢な製造的特徴を活かした精度の高い速
度制御を行うことができる。
号に基づいて速度制御する装置において、従来速度演算
において精度上問題であった二次抵抗の温度変化を固定
子温度の検出値によって修正することにより、精度の高
い速度演算値を得て、電動機に速度センサを設けずに、
誘導電動機の堅牢な製造的特徴を活かした精度の高い速
度制御を行うことができる。
第１図は本発明の速度演算を示すブロック図、第２図は
固定子巻線温度と回転子温度の測定例を示すグラフ、第
３図は本発明を適用した誘導電動機の速度制御装置の実
施例を示すブロック図、第４図は本発明の効果を表す速
度制御特性を実施例について示したグラフである。 1:インバータ、11:電圧指令器 2:誘導電動機 3:速度演算部、30:速度演算器 31:トルク電流・磁束演算器 32:温度センサ、33:電流検出器 34:電圧センサ 4:速度設定器、41:速度偏差演算器 42:速度制御器、43:速度偏差加算器 5:電源
固定子巻線温度と回転子温度の測定例を示すグラフ、第
３図は本発明を適用した誘導電動機の速度制御装置の実
施例を示すブロック図、第４図は本発明の効果を表す速
度制御特性を実施例について示したグラフである。 1:インバータ、11:電圧指令器 2:誘導電動機 3:速度演算部、30:速度演算器 31:トルク電流・磁束演算器 32:温度センサ、33:電流検出器 34:電圧センサ 4:速度設定器、41:速度偏差演算器 42:速度制御器、43:速度偏差加算器 5:電源
Claims (2)
- 【請求項１】電動機の磁束φ、トルク電流Iq及び電動機
の二次抵抗値R2よりすべり周波数fsを演算し、求められ
たすべり周波数fsと電動機駆動周波数ｆとの差に基づい
て電動機の回転速度fnを演算する回転速度演算装置にお
いて、前記電動機の固定子に設けた温度センサと、この
温度センサによって検出された固定子の温度θsと固定
子の基準温度θS0とに基づいて温度補償分Δθrを次式 Δθr＝（１＋krs）（θs−θs0） ここで、krsは回転子温度と固定子温度の差（θr−
θs）÷ 固定子の温度上昇値（θs−θs0） により演算する温度補償分演算手段と、この温度補償分
演算手段の出力Δθrと前記基準温度θS0における二次
抵抗値R20とから次式 R2＝R20（１＋k0Δθr） により温度補償後の二次抵抗値R2を算出する手段とを備
え、この温度補償後の二次抵抗値R2に基づいて前記すべ
り周波数fsを演算することを特徴とする誘導電動機の速
度演算装置。 - 【請求項２】請求項１記載の速度演算装置で得られた回
転速度に基づいて誘導電動機の速度制御を行う速度制御
系を備えたことを特徴とする誘導電動機の速度制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031734A JP2707680B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1031734A JP2707680B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02211087A JPH02211087A (ja) | 1990-08-22 |
| JP2707680B2 true JP2707680B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=12339269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1031734A Expired - Fee Related JP2707680B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 誘導電動機の速度演算装置及び速度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2707680B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021002897A (ja) * | 2019-06-19 | 2021-01-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機制御装置、電動機システム、回転子巻線二次抵抗値の演算方法、回転子巻線温度推定方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1271194B (it) * | 1994-06-24 | 1997-05-27 | Finmeccanica Spa | Sistema di regolazione di velocita' di motore asincrono con compensazione di temperatura |
| JP2004173422A (ja) | 2002-11-20 | 2004-06-17 | Fanuc Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
| CN110557075A (zh) * | 2019-10-08 | 2019-12-10 | 珠海格力电器股份有限公司 | 电机转矩的确定方法及装置、电机控制*** |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036716A (ja) * | 1983-08-08 | 1985-02-25 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用エンジンの過冷却防止装置 |
| JPS60131088A (ja) * | 1983-12-20 | 1985-07-12 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御装置 |
| JPS60176488A (ja) * | 1984-02-21 | 1985-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導電動機の速度制御装置 |
| JPS6277894A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-10 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 誘導電動機の磁束演算方法 |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP1031734A patent/JP2707680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021002897A (ja) * | 2019-06-19 | 2021-01-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電動機制御装置、電動機システム、回転子巻線二次抵抗値の演算方法、回転子巻線温度推定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02211087A (ja) | 1990-08-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |