JP3106471B2 - 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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- JP3106471B2 JP3106471B2 JP01307335A JP30733589A JP3106471B2 JP 3106471 B2 JP3106471 B2 JP 3106471B2 JP 01307335 A JP01307335 A JP 01307335A JP 30733589 A JP30733589 A JP 30733589A JP 3106471 B2 JP3106471 B2 JP 3106471B2
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- Japan
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- magnetic flux
- induction motor
- constant
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- secondary magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】 〔従来の技術〕 本発明は、電流形（ベクトル制御形）インバータで駆
動される誘導電動機のベクトル制御方法に関する。
動される誘導電動機のベクトル制御方法に関する。
第１図は、従来の制御方法により誘導電動機が駆動さ
れる場合の制御指令系統図である。
れる場合の制御指令系統図である。
演算器８へ誘導電動機６の速度指令Nrefが与えられる
と、演算器８は、この速度指令Nrefと、誘導電動機６の
回転軸に連結した速度検出器７からの帰還速度Ｎとの速
度偏差を速度制御器１へ出力する。速度制御器１は、こ
の速度偏差の入力に基づき、誘導電動機６の二次電流指
令値I2＊をベクトル制御器２へ出力する。帰還速度Ｎ
は、また、磁束指令器３に入力され、磁束指令器３は、
この帰還速度Ｎに対応したパターンでの誘導電動機６の
指令二次磁束量Φ＊をベクトル制御器２へ出力する。
と、演算器８は、この速度指令Nrefと、誘導電動機６の
回転軸に連結した速度検出器７からの帰還速度Ｎとの速
度偏差を速度制御器１へ出力する。速度制御器１は、こ
の速度偏差の入力に基づき、誘導電動機６の二次電流指
令値I2＊をベクトル制御器２へ出力する。帰還速度Ｎ
は、また、磁束指令器３に入力され、磁束指令器３は、
この帰還速度Ｎに対応したパターンでの誘導電動機６の
指令二次磁束量Φ＊をベクトル制御器２へ出力する。
ベクトル制御器２は、これら二次電流指令値I2＊及び
指令二次磁束量Φ＊の入力に基づきベクトル演算を行
い、誘導電動機６の指令一次電流i1＊を電流形（ベクト
ル制御形）インバータ４に出力する。これにより、交流
電源５からの誘導電動機６への一次電流i1が制御され、
誘導電動機６は指令速度Nrefで定トルクあるいは定出力
を保ちながら駆動される。
指令二次磁束量Φ＊の入力に基づきベクトル演算を行
い、誘導電動機６の指令一次電流i1＊を電流形（ベクト
ル制御形）インバータ４に出力する。これにより、交流
電源５からの誘導電動機６への一次電流i1が制御され、
誘導電動機６は指令速度Nrefで定トルクあるいは定出力
を保ちながら駆動される。
ところで、一般的に誘導電動機の出力Ｐは次ぎの
（１）式で表される。
（１）式で表される。
Ｐ＝K1・Ｎ・I2・Φ ……（１） ただし、 K1は定数、 Ｎは誘導電動機の回転速度、 I2は誘導電動機の二次電流値、 Φは誘導電動機の二次磁束量である。
ここで、Ｎ＞Nbのときに Φ＝（Nb/N）・Φ０ ……（２） しかして、 Nbは誘導電動機の基底速度（固定）、 Ｎは誘導電動機の速度、 Φ０は誘導電動機の定格二次磁束量 とすれば、（１）式より Ｐ＝K1・Nb・I2・Φ０ ……（３） となり、同一の誘導電動機の二次電流値I2であれば、誘
導電動機の出力Ｐは一定となる。
導電動機の出力Ｐは一定となる。
第４図は、このときの磁束指令器における回転速度と
指令二次磁束量（指令磁束の大きさ）Φ＊の特性図であ
る。
指令二次磁束量（指令磁束の大きさ）Φ＊の特性図であ
る。
誘導電動機６が正転において、起動［回転速度０］か
らは誘導電動機の定格二次磁束量Φ０を保ちながら、回
転速度Ｎを上昇させ、定トルク制御から定出力制御への
変換する演算の基底となる基底回転速度Nbに至ると［直
線21で移行する］、それからは二次曲線43に従い最高回
転速度ＮMaxまで定出力領域で駆動される。
らは誘導電動機の定格二次磁束量Φ０を保ちながら、回
転速度Ｎを上昇させ、定トルク制御から定出力制御への
変換する演算の基底となる基底回転速度Nbに至ると［直
線21で移行する］、それからは二次曲線43に従い最高回
転速度ＮMaxまで定出力領域で駆動される。
このさい（２）式の条件Φ＝（Nb/N）・Φ０であり、
最高回転速度ＮMaxではΦ＝（Nb/NMax）・Φ０である。
最高回転速度ＮMaxではΦ＝（Nb/NMax）・Φ０である。
なお、回転速度Ｎ＝０から左行する特性曲線22,44は
同様にして、逆転の場合である。
同様にして、逆転の場合である。
そして、この場合における誘導電動機の回転速度Ｎお
よび二次磁束量Φの時間微分のそれぞれについての時間
変化の特性図が第５図（ａ），（ｂ）である。
よび二次磁束量Φの時間微分のそれぞれについての時間
変化の特性図が第５図（ａ），（ｂ）である。
すなわち、誘導電動機６の回転速度Ｎの時間ｔの変化
は曲線5aとなり、時点t1で基底回転速度Nbとなり、時点
t2で最高回転速度ＮMaxに到達する。
は曲線5aとなり、時点t1で基底回転速度Nbとなり、時点
t2で最高回転速度ＮMaxに到達する。
この駆動運転での二次磁束量Φの時間微分についての
時間変化は5bとなり、時点t1から時点t2までの変化が顕
著である。
時間変化は5bとなり、時点t1から時点t2までの変化が顕
著である。
〔発明が解決しようとする課題］ ところが従来の制御方法では、誘導電動機６を短時間
で加速した場合は、第５図（ｂ）の特性曲線5bの変化に
起因して定トルク領域から定出力領域に入った時点（t
1）で誘導電動機６の電圧，電流が振動し、その結果、
回転速度Ｎにも振動が生じる問題点があった。
で加速した場合は、第５図（ｂ）の特性曲線5bの変化に
起因して定トルク領域から定出力領域に入った時点（t
1）で誘導電動機６の電圧，電流が振動し、その結果、
回転速度Ｎにも振動が生じる問題点があった。
そこで本発明は、急加減速時にも電圧，電流の振動が
発生しにくい定出力制御を行う方法を提供することを、
その目的とする。
発生しにくい定出力制御を行う方法を提供することを、
その目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、誘導電動機の
検出回転速度と速度指令との偏差に基づきこの誘導電動
機の２次電流を制御すると共に、この検出回転速度の入
力に基づき誘導電動機の２次磁束量を制御し、更にこれ
ら２次電流及び２次磁束量に基づき１次電流の制御を行
う場合に、前記２次磁束量に対する制御領域を定トルク
領域と定出力領域とに分け、定トルク領域では前記検出
回転速度の変化にかかわらず前記２次磁束量が一定とな
るように磁束一定制御を行い、定出力領域では前記検出
回転速度が増加するにしたがって前記２次磁束量が減少
するように磁束弱め制御を行う誘導電動機のベクトル制
御方法において、前記２次磁束量の減少が直線的なもの
となるようにし、この２次磁束量の時間微分値が一定と
なるように前記定出力領域での磁束弱め制御を行う、こ
とを特徴とする。
検出回転速度と速度指令との偏差に基づきこの誘導電動
機の２次電流を制御すると共に、この検出回転速度の入
力に基づき誘導電動機の２次磁束量を制御し、更にこれ
ら２次電流及び２次磁束量に基づき１次電流の制御を行
う場合に、前記２次磁束量に対する制御領域を定トルク
領域と定出力領域とに分け、定トルク領域では前記検出
回転速度の変化にかかわらず前記２次磁束量が一定とな
るように磁束一定制御を行い、定出力領域では前記検出
回転速度が増加するにしたがって前記２次磁束量が減少
するように磁束弱め制御を行う誘導電動機のベクトル制
御方法において、前記２次磁束量の減少が直線的なもの
となるようにし、この２次磁束量の時間微分値が一定と
なるように前記定出力領域での磁束弱め制御を行う、こ
とを特徴とする。
本発明によれば、定出力制御での磁束弱め制御が、磁
束変化率が一定となるように行われるので、誘導電動機
の加減速時における電圧、電流の振動の発生を極力抑制
することができる。
束変化率が一定となるように行われるので、誘導電動機
の加減速時における電圧、電流の振動の発生を極力抑制
することができる。
本発明の一実施例における指令二次磁束量（指令磁束
の大きさ）Φ＊の回転速度Ｎについての特性曲線図を第
２図に表す。
の大きさ）Φ＊の回転速度Ｎについての特性曲線図を第
２図に表す。
また、その場合における誘導電動機の回転速度Ｎおよ
び二次磁束量Φの時間微分のそれぞれの時間ｔについて
の特性曲線図が第３図（ａ）および第３図（ｂ）に示さ
れる。
び二次磁束量Φの時間微分のそれぞれの時間ｔについて
の特性曲線図が第３図（ａ）および第３図（ｂ）に示さ
れる。
すべての図面において、同一符号は同一要素を表す。
ところで、誘導電動機６の二次磁束量のベクトル表示
φは次式で示される。
φは次式で示される。
φ＝Φεｊωｔ ……（４） ただし、 εｊωｔは角速度ωｔ［ω＝２πｆ ｆは周波数 ｔ
は時間］で回転する単位ベクトルである。
は時間］で回転する単位ベクトルである。
この誘導電動機６の二次磁束量φで誘起される電圧ｅ
は ｅ＝ｄφ/dt ＝ｊωΦεｊωｔ＋（ｄφ/dt）εｊωｔ ……（５） となる。また、この誘起電圧ｅは電流制御において外乱
の一つとして作用する。
は ｅ＝ｄφ/dt ＝ｊωΦεｊωｔ＋（ｄφ/dt）εｊωｔ ……（５） となる。また、この誘起電圧ｅは電流制御において外乱
の一つとして作用する。
ここで、第４図に示す定出力パターン［正転では直線
21から曲線43であり、逆転では直線22から曲線44であ
る］で、誘導電動機６を停止状態［Ｎ＝０］から最高回
転速度ＮMaxまで加速するときに、定トルク領域ではｄ
φ/dt＝０であるため、（５）式の右辺第２項は零であ
るが、定出力領域に入った時点で最も変化が大きい。加
速中における（５）式の右辺第２項の変化を第５図
（ｂ）［曲線5b］に示している。
21から曲線43であり、逆転では直線22から曲線44であ
る］で、誘導電動機６を停止状態［Ｎ＝０］から最高回
転速度ＮMaxまで加速するときに、定トルク領域ではｄ
φ/dt＝０であるため、（５）式の右辺第２項は零であ
るが、定出力領域に入った時点で最も変化が大きい。加
速中における（５）式の右辺第２項の変化を第５図
（ｂ）［曲線5b］に示している。
そこで本発明は、このような現象を適確に捕らえ、第
１図の回路構成図における磁束指令器３の指令二次磁束
量（指令磁束の大きさ）Φ＊の回転速度Ｎについての特
性曲線図を第２図のように設定する。
１図の回路構成図における磁束指令器３の指令二次磁束
量（指令磁束の大きさ）Φ＊の回転速度Ｎについての特
性曲線図を第２図のように設定する。
従来例にみられた定出力領域での曲線43が直線23へ調
整して、ベクトル制御器２への磁束指令器３の指令磁束
の大きさΦ＊を制御するのである。
整して、ベクトル制御器２への磁束指令器３の指令磁束
の大きさΦ＊を制御するのである。
このように定出力領域での指令磁束の大きさΦ＊の回
転速度Ｎパターンが調整されるのである。
転速度Ｎパターンが調整されるのである。
したがって、さきの誘導電動機６を停止状態［Ｎ＝
０］から最高回転速度ＮMaxまで加速するときに、従来
と同様に、定トルク領域では磁束変化率がゼロ（ｄφ/d
t＝０）であるため、（５）式の右辺第２項は零とな
る。そして、時間t1において定出力領域に入ると磁束変
化率はゼロでなくなるが、第３図（ｂ）の直線3bとして
示すように、その値が一定となるため、磁束変化によっ
て誘導電動機６の電圧、電流が変化したとしても、その
振動の発生を回避することができる。また、磁束変化率
を一定にすることによって、第３図（ｂ）からも明らか
なように、時刻t1における磁束変化率の値自体も従来よ
り小さくすることができるので、定トルク領域と定出力
領域との間での制御の移行をより円滑に行うことができ
る。
０］から最高回転速度ＮMaxまで加速するときに、従来
と同様に、定トルク領域では磁束変化率がゼロ（ｄφ/d
t＝０）であるため、（５）式の右辺第２項は零とな
る。そして、時間t1において定出力領域に入ると磁束変
化率はゼロでなくなるが、第３図（ｂ）の直線3bとして
示すように、その値が一定となるため、磁束変化によっ
て誘導電動機６の電圧、電流が変化したとしても、その
振動の発生を回避することができる。また、磁束変化率
を一定にすることによって、第３図（ｂ）からも明らか
なように、時刻t1における磁束変化率の値自体も従来よ
り小さくすることができるので、定トルク領域と定出力
領域との間での制御の移行をより円滑に行うことができ
る。
かくして本発明によれば、誘導電動機のベクトルドラ
イブにおいて、定出力制御を行なう場合に、一般には定
出力範囲で磁束Φ（励磁電流）指令を誘導電動機の回転
速度Ｎに反比例（Φ∝1/N）の関数で制御していたが、
最近、要求の多い短時間での加減速で、定トルク領域か
ら定出力領域に入る時点での回転速度に振動が生じる現
象が現れ、この技術分野の大きな課題となっていたの
を、完全に払拭し、定出力制御の円滑運転に顕著な効果
を奏することができる。
イブにおいて、定出力制御を行なう場合に、一般には定
出力範囲で磁束Φ（励磁電流）指令を誘導電動機の回転
速度Ｎに反比例（Φ∝1/N）の関数で制御していたが、
最近、要求の多い短時間での加減速で、定トルク領域か
ら定出力領域に入る時点での回転速度に振動が生じる現
象が現れ、この技術分野の大きな課題となっていたの
を、完全に払拭し、定出力制御の円滑運転に顕著な効果
を奏することができる。
第１図は本発明の制御方法により誘導電動機が駆動され
る場合の制御指令系統図、第２図は本発明の一実施例に
おける指令二次磁束量（指令磁束の大きさ）Φ＊の回転
速度Ｎについての特性曲線図、第３図（ａ），第３図
（ｂ）はその誘導電動機の回転速度Ｎおよび二次磁束量
Φの時間微分のそれぞれの時間ｔについての特性曲線
図、第４図、第５図（ａ），第５図（ｂ）は従来例の説
明図である。 １……速度制御器 ２……ベクトル制御器 ３……磁束指令器 ４……電流形インバータ ５……交流電源 ６……誘導電動機 ７……速度検出器 ８……演算器 Ｎ……誘導電動機回転速度（帰還速度） Nb……誘導電動機基底速度 ＮMax……誘導電動機最高速度。
る場合の制御指令系統図、第２図は本発明の一実施例に
おける指令二次磁束量（指令磁束の大きさ）Φ＊の回転
速度Ｎについての特性曲線図、第３図（ａ），第３図
（ｂ）はその誘導電動機の回転速度Ｎおよび二次磁束量
Φの時間微分のそれぞれの時間ｔについての特性曲線
図、第４図、第５図（ａ），第５図（ｂ）は従来例の説
明図である。 １……速度制御器 ２……ベクトル制御器 ３……磁束指令器 ４……電流形インバータ ５……交流電源 ６……誘導電動機 ７……速度検出器 ８……演算器 Ｎ……誘導電動機回転速度（帰還速度） Nb……誘導電動機基底速度 ＮMax……誘導電動機最高速度。
Claims (1)
- 【請求項１】誘導電動機の検出回転速度と速度指令との
偏差に基づきこの誘導電動機の２次電流を制御すると共
に、この検出回転速度の入力に基づき誘導電動機の２次
磁束量を制御し、更にこれら２次電流及び２次磁束量に
基づき１次電流の制御を行う場合に、前記２次磁束量に
対する制御領域を定トルク領域と定出力領域とに分け、
定トルク領域では前記検出回転速度の変化にかかわらず
前記２次磁束量が一定となるように磁束一定制御を行
い、定出力領域では前記検出回転速度が増加するにした
がって前記２次磁束量が減少するように磁束弱め制御を
行う誘導電動機のベクトル制御方法において、 前記２次磁束量の減少が直線的なものとなるようにし、
この２次磁束量の時間微分値が一定となるように前記定
出力領域での磁束弱め制御を行う、 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 |
|---|---|---|---|
| JP01307335A JP3106471B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01307335A JP3106471B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03169293A JPH03169293A (ja) | 1991-07-22 |
| JP3106471B2 true JP3106471B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=17967893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01307335A Expired - Fee Related JP3106471B2 (ja) | 1989-11-27 | 1989-11-27 | 誘導電動機のベクトル制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3106471B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101831990B1 (ko) * | 2009-09-16 | 2018-02-23 | 리브헤르-베르크 넨징 게엠베하 | 하물이송기계의 하중 사이클의 자동검출시스템 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4730493B2 (ja) * | 2001-04-18 | 2011-07-20 | 株式会社安川電機 | 同期電動機制御装置 |
-
1989
- 1989-11-27 JP JP01307335A patent/JP3106471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101831990B1 (ko) * | 2009-09-16 | 2018-02-23 | 리브헤르-베르크 넨징 게엠베하 | 하물이송기계의 하중 사이클의 자동검출시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03169293A (ja) | 1991-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |