JP2732839B2 - 誘導電動機の速度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は誘導電動機の制御装置に係り、特に誘導電動
機の速度制御を行うための制御装置に関する。 B.発明の概要 本発明は、すべりと電流の関係からモータトルクを制
御する誘導電動機の速度制御装置において、 測定時の温度状態における二次抵抗値を求め、該二次
抵抗値を用いて前記誘導電動機の速度を制御することに
より、 高性能な速度制御装置を得るものである。 C.従来の技術 誘導電動機を速度制御するときのトルクはＴ＝Ｋ・
_０・_２によつて示される。ここで、I₀は励磁電流、I₂
は２次電流、Ｋは定数である。 さらに、 （Ｓはすべり、E₁は１次電圧値、r₂は２次抵抗値）で示
すように、すべり周波数制御によつてトルクを制御する
場合、モータの発生するトルクはS,E₁,r₂の関係によつ
て定まり、インバータで誘導電動機の速度を自動的に制
御を行う場合は一般にこのパラメータで制御を行う。 D.発明が解決しようとする問題点 前述の制御方式においては、２次抵抗値r₂は温度によ
つて変化するため、モータのトルクを正確に制御するた
めにはr₂の値を正確に知る必要があり、各種の方法が考
えられており、一般的には１次から与えた電流やすべり
周波数，端子電圧等の関係から理論的に演算で求める方
法が用いられている。 連続的に回転している状態での補正ではそのような補
正でも良いが、一定速状態をほとんど持たず、負荷も常
時変化しコールドスタートでもホツトスタートでも常に
同一特性を必要とする用途（例えばエレベータ制御等）
では動作している状態の測定では遅く、回転制御を行う
以前に状態を検出し最適制御を行う必要がある。その方
法例としてはサーモセンサ等を要し、実用的実施として
はあまり好ましくない。 なお、誘導電動機のトルク制御（速度制御を含め）を
行う場合は通常はすべりＳと１次電流値I₁＝（I₀ ²＋
I₀ ²）^1/2を変数として制御し、その他は固定定数Ｋとし
て与えるが、速度によつてＫを修正する必要がある。 E.問題点を解決するための手段 すべりと電流の関係からモータトルクを直接制御する
手段を用い始動初期からトルクを制御するものにおい
て、直流又は極低周波交流を流した時の誘導電動機の一
次電流と一次電圧の関係から測定時の温度における二次
抵抗値を推定し、その二次抵抗値によつてすべりと二次
電流の関係を修正して常に指令と一致するトルクを発生
させるようにしたものである。 さらに詳しくは、本発明は、誘導電動機（３）を駆動
する駆動部（２）と、該駆動部から前記誘導電動機に供
給される一次電流と一次電圧を検出する検出部（4,5）
と、基準温度時および測定温度時において、前記誘導電
動機（３）に直流又は極低周波数の交流を流した時の一
次電流（I₁）および一次電圧（V₁）との関係から前記誘
導電動機（３）の測定時の温度における二次抵抗
（r_2t）を演算し、該二次抵抗（r_2t）に対応する演算信
号（D_r2）により前記駆動部（２）を制御する演算制御
部（１）によって構成し、 基準温度時および測定温度時において前記一次電流
（I₁）は同一の電流値として、前記演算制御部（１）
は、基準温度時において前記一次電流（I₁）を流した時
の一次電圧（V_1s）を測定し、一次抵抗と二次抵抗の比
を示す比例定数（K_r）と前記一次電流（I₁）および基準
温度時の一次電圧（V_1s）とから前記誘導電動機の基準
温度における二次抵抗（r_2s）をr_2s＝K_r（V_1s/I₁）によ
り求め、かつ測定温度時において前記一次電流I₁を流し
て一次電圧（V_1t）を求めて、前記基準温度時における
前記誘導電動機の二次抵抗（r_2s），一次電圧（V_1s）お
よび測定温度時における前記誘導電動機の一次電圧（V
_1t）から測定時の温度における前記誘導電動機の二次抵
抗（r_2t）を、r_2t＝r_2s×（V_1t/V_1s）により演算し、該
r_2tに対応する演算信号（D_r2）を算出することを特徴と
する。 F.作用 誘導電動機の一次電流と一次電圧が検出部で検出さ
れ、これらの検出値をもとに演算制御部で測定時の温度
における二次抵抗値が演算され、この演算値により前記
誘導電動機のすべりと二次電流を修正して速度制御が行
われる。 G.実施例 以下に本発明を図面に示す実施例によつて具体的に説
明する。 図面において１は演算制御部（CPU）,2は駆動部であ
るインバータ,3は制御対象である誘導電動機（IM）で一
次巻線3aと二次巻線3bを有する。４は電圧検出器で、イ
ンバータ２の出力電圧V₁を検出する。５は電流検出器
で、インバータ２の出力電流I₁を検出する。電圧検出器
４と電流検出器５によつて検出部が構成される。 上記構成の制御装置において、電圧検出器４はインバ
ータ２の出力電圧すなわち誘導電動機３の一次電圧V₁を
検出して検出信号DV₁を出力する。また、電流検出器５
はインバータ２の出力電流すなわち誘導電動機３の一次
電流I₁を検出して検出信号DI₁を出力する。 演算制御部１は検出信号DV₁とDI₁を入力とし、誘導電
動機３の二次抵抗に対応する信号Dr₂を算出し、この演
算信号Dr₂をもとにインバータ２を制御する。ここで、
演算制御部１は、測定時の温度における、電圧検出部４
の検出信号DV_1tと電流検出器５の検出信号DI_1tより V_1t＝I_1t・r_1t（r_1tは測定時の温度における誘導電動機
３の一次抵抗値、I_1tは測定時の温度における誘導電動
機の一次電流値、V_1tは測定時の温度における誘導電動
機３の一次電圧値）からを算出する。ここで極低周波数又は直流電圧においては
すべりＳ＝０である。 インバータ２を用いて誘導電動機３を制御する場合は
通常は予備励磁と称する直流電流を供給する。その状態
では誘導電動機３の一次電圧V_1tはV_1t＝r_1t×I_1tで表わ
すことができる。したがつて、誘導電動機３が停止中に
おける一次電流と一次電圧から一次抵抗を推定する。ま
た、電動機の容量がある程度以上大きければ電動機の熱
時定数は大きく、誘導電動機３の一次抵抗と二次抵抗は
熱的にほぼ比例関係にある。したがつて、二次抵抗は一
次抵抗から熱的に比例して推定できる。また、一次抵抗
の温度上昇が求まれば二次抵抗の温度上昇は比例によつ
て推定し得る。 基準時の温度における二次抵抗r_2sも測定時の温度に
おける二次抵抗r_2tと同様な方法で求めることが出来
る。すなわち、r_2tは誘導電動機が停止中における一次
電圧から一次抵抗を推定し、更に二次抵抗は熱的に一次
抵抗に比例する関係から求めることが出来るわけである
が、r_2sも上記r_2tと全く同様に求めることが出来るの
は、測定時の温度で抵抗を測定する方法を、そのまま基
準温度で抵抗を測定する方法に適用することは、単に温
度の違いだけであり、r_2sの測定方法はr_2tの測定方法と
同じである。 測定時の誘導電動機３の一次電流値I_1tを常に一定と
し、かつ測定時の一次電流値I_1tおよび標準時の一次電
流値I_1sを同一値（I₁）に定めておけば、 r_2t＝K_r×r_1t＝K_r×V_1t/I₁ ……（２） r_2s＝K_r×r_1s＝K_r×V_1s/I₁ ……（３） ここで、r_1s、r_2s、V_1sは、基準温度における一次抵
抗値、二次抵抗値、一次電圧値である。r_1t、r_2t、V_1t
は、測定時の温度における一次抵抗値、二次抵抗値、一
次電圧値である。K_rは、一次抵抗と二次抵抗の比例定数
である。（２）、（３）式より r_2t/r_2s＝V_1t/V_1s ∴r_2t＝r_2s×V_1t/V_1s ……（４） 演算制御部１は、（４）式の演算を実行して、測定時
の温度における二次抵抗値r_2tに対する演算信号Dr₂を算
出しこの演算信号Dr₂をもとにインバータ２を制御す
る。したがつて、測定時の温度における二次抵抗r_2tを
求め、このr_2tによつて生ずるスベリS₂と二次電流I₂と
の関係を修正することができる。 上記実施例の誘導電動機の速度制御装置によれば、次
のような利点がある。 （１） インバータ２の出力電圧値V₁を検出する電圧検
出器４および出力電流を検出する電流検出器５の追加の
みで良く、実際にはインバータ装置内に組み込むため、
外部的には何も附加することを要しない。 （２） 測定時の温度における二次抵抗値r₂を求めるの
に単に比例計算のみによつているため、演算制御部１に
対する負担が増さない。 （３） 予備励磁中に二次抵抗値r₂の測定及び修正を行
うため、始動時から正確なトルク制御が行える。したが
つて、特にエレベータ装置等においては乗員量を測定
し、それに見合つた反抗トルクをモータに発生させた状
態で機械ブレーキを解放し、おもむろに速度制御を開始
する、いわゆる無シヨツクの速度制御を行う必要があ
り、本方式は極めて有効である。 （４） 二次抵抗値r₂の変化により温度上昇も測定で
き、モータの過負荷検出にも利用できる。 （５） エレベータ装置においては必ず数拾秒間以内に
停止するため、再始動の度に測定するだけで実用的に十
分な信頼性のある二次抵抗値の算出が可能である。 H.発明の効果 本発明は以上の如くであつて、測定時の温度における
誘導電動機の二次抵抗値を求め、この二次抵抗値を有効
に利用して速度を制御するものであるから、最適制御が
可能な誘導電動機の速度制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】 図は本発明の実施例に係る誘導電動機の速度制御装置の
ブロツク図である。 １……演算制御部、２……駆動部であるインバータ、３
……誘導電動機、４……電圧検出器、５……電流検出
器。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．誘導電動機（３）を駆動する駆動部（２）と、該駆
   動部から前記誘導電動機に供給される一次電流と一次電
   圧を検出する検出部（4,5）と、基準温度時および測定
   温度時において、前記誘導電動機（３）に直流又は極低
   周波数の交流を流した時の一次電流（I₁）および一次電
   圧（V₁）との関係から前記誘導電動機（３）の測定時の
   温度における二次抵抗（r_2t）を演算し、該二次抵抗（r
   _2t）に対応する演算信号（D_r2）により前記駆動部
   （２）を制御する演算制御部（１）によって構成し、 基準温度時および測定温度時において前記一次電流
   （I₁）は同一の電流値として、前記演算制御部（１）
   は、基準温度時において前記一次電流（I₁）を流した時
   の一次電圧（V_1s）を測定し、一次抵抗と二次抵抗の比
   を示す比例定数（K_r）と前記一次電流（I₁）および基準
   温度時の一次電圧（V_1s）とから前記誘導電動機の基準
   温度における二次抵抗（r_2s）をr_2s＝K_r（V_1s/I₁）によ
   り求め、かつ測定温度時において前記一次電流I₁を流し
   て一次電圧（V_1t）を求めて、前記基準温度時における
   前記誘導電動機の二次抵抗（r_2s），一次電圧（V_1s）お
   よび測定温度時における前記誘導電動機の一次電圧（V
   _1t）から測定時の温度における前記誘導電動機の二次抵
   抗（r_2t）を、r_2t＝r_2s×（V_1t/V_1s）により演算し、該
   r_2tに対応する演算信号（D_r2）を算出することを特徴と
   する、誘導電動機の速度制御装置。