JP3158155B2 - 誘導電動機制御装置 - Google Patents
誘導電動機制御装置Info
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Description
磁束がある場合の滑らかな再起動を行い得る誘導電動機
制御装置に、関するものである。
ある電力変換器(以下インバータと称する)による誘導
電動機駆動の制御を図4により、誘導電動機(以下単に
電動機という)のトルクと磁束の制御を図5を、それぞ
れ参照して説明する。
示すもので、1は電動機、2は電動機1に電力を供給し
て駆動するインバータ、3は加減速制限器、4は起動関
連信号発生器、5は(V/F)比設定器、6は乗算器、
7は積分器、8は電圧演算器、9はキャリア比較器であ
る。すなわち、周波数指令F*に基づいてインバータ2
を制御するものであって、一般に周波数と電圧の比が一
定になるように制御される。
加減速制限器である加減速制限器3に入力される。加減
速制限器3では、起動関連信号発生器4出力の起動信号
S0 のときは、周波数指令F1 の初期値を0として(F
1 =0)が出力される。また(S0 =1)のときは、周
波数指令F1 の変化の傾きが制限された状態にて、周波
数指令F*に追従する周波数指令F1 が出力される。乗
算器6にて、(V/F)比設定器5の出力との積を求
め、電圧の大きさ指令V*を得る。さらには積分器7に
て、周波数指令F1 が時間積分されて電圧位相θが得ら
れる。電圧演算器8で電圧の大きさ指令V*と電圧位相
θより、三相の電圧指令Vu,Vv,Vwが求められて
出力される。
電圧指令Vu,Vv,Vwとが比較され、その大小関係
よりスイッチング信号Su,Sv,Swが求められ、イ
ンバータ2に与えられる。インバータ2は、起動信号S
0 から(S0 =1)のときは三相のスイッチング信号に
応じてPWM制御された電圧を電動機1に印加し、(S
0 =0)では電圧を印加しない。
例を示すもので、10は磁束演算器、11はトルク演算器、
12は電圧推定器、13は電流検出器、14はトルク磁束制御
器である。すなわち、起動信号S0 が(S0 =1)のと
きは、三相のスイッチング信号より電圧推定器12で推定
された電動機1の電圧ベクトルVと、電流検出器13で検
出された電動機1の入力電流の電流ベクトルIより、式
(1)の積分演算で磁束ベクトルφを得る。ここで、R
1 は電動機1の一次抵抗値であり、φ0 は積分初期値し
たがって(φ0 =0)である。なお、(S0 =0)のと
きは磁束演算器10の積分演算を行わず、(φ=0)とし
ている。
流ベクトルIよりトルクTを演算し、トルク磁束制御器
14に出力する。トルク磁束制御器14では、トルクTと磁
束ベクトルφを入力し、トルクと磁束の大きさがトルク
指令T*と磁束指令φ*の値に追従するようなインバー
タ2へのスイッチング信号Su,Sv,Swを出力す
る。インバータ2は、(S0 =1)のときはスイッチン
グ信号に応じてPWM制御された電圧を電動機1に印加
し、(S0 =0)では電圧を印加しない。
は、電動機1が回転しているときに起動信号S0 が
「0」から「1」に変化すると、周波数指令F1 は0か
ら除々に周波数指令F*まで立ち上がる。よって、起動
信号が「0」から「1」に変化し直後は、電動機の回転
よりも電動機に印加される電圧の周波数が低くく、電動
機が急減速することとなって危険である。またそのと
き、大きな電流が電動機に流れる可能性を有し、過電流
でインバータ2は保護動作をしてインバータが停止する
恐れがある。さらには、急減速による電動機のエネルギ
ーがインバータに回生されてインバータの直流部電圧が
上昇し、過電圧でインバータは保護動作をしてインバー
タが停止する恐れがある。
残留磁束があるときに起動信号S0が「0」から「1」
に変化された場合、磁束演算器10における式(1)の積
分初期値φ0 を残留磁束が存在せずに(φ0 =0)とし
ているため、磁束演算器10出力の磁束ベクトルφには残
留磁束分の誤差を生じることになる。したがって、それ
によって演算されるトルクTにも誤差を生じ、トルク指
令T*通りのトルク制御ができなくなる。さらに、磁束
の大きさがその指令通りにならない。かよにして、トル
クリップルが生じたり、過電流による保護でインバータ
が停止することがある。さらには、インバータ停止後再
起動する場合は磁束が小さくなるまで待ってから起動し
ており、例えば瞬時停止後の再起動するまで、長時間を
要することとなっていた。
動機に残留磁束があっても速やかに滑らかな電動機駆動
を行い、かつ停電電源復帰後の再起動を速やかに行い得
る格別な装置を提供する、ことにある。
に鑑みなされたものであって、つぎの如く構成したもの
である。起動信号が「0」から「1」に変化した直後の
微小時間はインバータの出力を短絡するスイッチング信
号を選択する短絡モード選択器と、微小時間内での電動
機の入力電流ベクトルの大きさの変化分を検出する大き
さの変化検出器と、微小時間内での電動機の入力電流ベ
クトルの位相の変化分を検出する位相変化検出器と、微
小時間直後の入力電流ベクトルの位相を検出する位相検
出器と、大きさの変化検出器と位相変化検出器と位相検
出器の出力より電動機の残留磁束の大きさと位相と回転
速度を推定する初期磁束推定器とを備え、周波数制御適
用においては初期磁束推定器で推定された残留磁束の回
転速度に相当する周波数を微小時間直後に加減速制限器
の初期値となし、トルク磁束制御適用においては初期磁
束推定器の出力の磁束の大きさと位相を磁束演算器の初
期値となすものである。
果が得られる。すなわち、電動機に残留磁束があり電動
機が回転して場合、電動機の入力端子には逆起電力が発
生しているため、短絡モード選択器で選択されたスイッ
チング信号でインバータが動作して電動機の入力端子を
短絡すると、入力電流ベクトルが発生する。図1はこと
のきの入力電流ベクトルの軌跡を示している。ここで、
大きさの変化検出器は図示のΔIである入力電流ベクト
ルの大きさの変化を検出し、位相変化検出器はΔθであ
る入力電流ベクトルの位相の変化を検出し、位相検出器
はθiである入力電流ベクトルの電流位相を検出する。
にほぼ比例するのでこのΔθより、磁束の回転速度を推
定できる。また、逆起電力は残留磁束の大きさと回転速
度の積に比例するので、ΔIは残留磁束の大きさと回転
速度との積に比例し、Δθより回転速度は得られるた
め、残留磁束の大きさが推定できる。さらに、電流は残
留磁束に対して位相が90度遅れ、電流位相θiより90度
進めた位相が残留磁束の位相θfとなる。かように初期
磁束推定器より、残留磁束の大きさと位相と回転速度を
推定することができる。
器で推定された回転速度相当の周波数を初期値として加
減速制限器を効用し、周波数指令F1 を回転速度相当か
ら立ち上げることができる。また、トルク磁束制御の場
合、初期磁束推定器で推定された残留磁束の大きさと位
相を磁束演算器の初期値とし、正しい初期値で磁束演算
が可能になってトルクリップル等の問題を除去できる。
ぎの如くである。インバータ起動後の微小時間は短絡モ
ード選択器により電動機の入力を短絡するスイッチング
となし、その間の電流ベクトルを電流検出器で検出し、
大きさの変化検出器,位相変化検出器および位相検出器
によりそれぞれ入力電流ベクトルの大きさ変化と位相変
化と位相を検出し、それらより初期磁束推定器により残
留磁束の大きさと回転速度を推定するものとなし、回転
速度相当の周波数からインバータ周波数を立ち上げ、初
期磁束推定器出力の磁束の大きさと位相を磁束演算器の
初期値として用いるようにしたものである。さらに、本
発明を図面に基づいて、詳細説明する。
施例を図4に類して示したものであって、3′は加減速
制限器、4′は起動関連信号発生器、13′は電流検出
器、15は短絡モード選択器、16は短絡信号発生器、17は
大きさの変化検出器、18は位相変化検出器、19は位相検
出器、20は初期磁束推定器である。
起動信号S0 に他に、起動後の微小時間のみ「1」とな
る微小時間信号S1 と、その微小時間直後に第2の起動
信号S00を発生する。短絡モード選択器15は、微小時間
信号S1 のときに短絡信号発生器16を選択する。ここ
で、短絡信号発生器16は微小時間信号S1 の発生期間イ
ンバータ2にインバータ出力を短絡するスイッング信号
を与え、したがって、インバータ2により電動機1の入
力を短絡するスイッチングが行われる。
の大きさの変化を検出する大きさの変化検出器17,位相
変化検出器18および位相検出器19に出力する。大きさの
変化検出器17と位相変化検出器18は、微小時間信号S1
の間の入力電流の大きさの電流変化ΔIと位相変化Δθ
を得て、それぞれ初期磁束推定器20に出力する。また、
位相検出器19は微小時間信号S1 が「1」から「0」に
変化した時点での入力電流の電流位相θiを検出し、初
期磁束推定器20に出力する。
位相と回転速度を推定し、その回転速度相当の周波数初
期値F10を、加減速制限器3′に信号発生する。これよ
り、加減速制限器3′において、起動信号S00が「0」
のときは、周波数指令F*に対し、初期磁束推定器20出
力すなわち周波数初期値F10を初期値とした周波数指令
F1 ′に設定する。また、(S00=1)では周波数指令
F1 ′の変化の傾きが制限された状態で周波数指令F*
に追従する周波数指令F1 ′が出力される。
適用された他の実施例を図5および図2に類して示した
ものであって、4″は起動関連信号発生器、10′は磁束
演算器、13″は電流検出器、20′は初期磁束推定器であ
る。すなわち、起動関連信号発生器4″より起動信号S
0 がインバータ2に与えられ、起動信号S00が磁束演算
器10′に与えられている。また図2と同様に、短絡モー
ド選択器15,短絡信号発生器16,大きさの変化検出器1
7,位相変化検出器18,位相検出器19および初期磁束推
定器20′が設けられてなるものである。さらにまた、磁
束演算器10′は起動信号S00,電流検出器13″出力およ
び初期磁束推定器20′出力の磁束初期値φ0 を入力し、
磁束ベクトルφ′をトルク演算器12およびトルク磁束制
御器14に与える。
4″,短絡モード選択器15,短絡信号発生器16,大きさ
の変化検出器17,位相変化検出器18,位相検出器19およ
び初期磁束推定器20′は、図2と同様に効用される。こ
こで、初期磁束推定器20′は、図示の入力より推定演算
した残留磁束の大きさと位相に相当する磁束初期値φ0
を、磁束演算器10′に出力する。磁束演算器10′では、
起動信号S00が(S00=0)のとき、式(1)の積分初
期値として初期磁束推定器20′出力を設定し、積分演算
は行われない。なお、(S00=1)では、式(1)の演
算を行う。
ンバータ起動直後の残留磁束の大きさや位相や回転速度
が推定され、かつ電圧指令の周波数の初期値や磁束演算
の初期値を得るものとして、残留磁束があり,電動機が
回転している場合でも急減速やトルクリップルを発生す
ることなく、滑らかな起動を行い得る装置を、提供でき
る。
力電流ベクトルの軌跡を示す図である。
例を示すブロック図である。
の実施例を示すブロック図である。
ブロック図である。
示すブロック図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 電動機に所定の周波数の電圧を出力する
誘導電動機制御装置において、前記電動機に電力を供給
し始めてからの微小時間に該電動機の入力端子を短絡す
るとともに、前記微小時間内での入力電流ベクトルの大
きさの変化分を検出する大きさの変化検出器と、前記微
小時間内での入力電流ベクトルの位相の変化分を検出す
る位相変化検出器と、前記微小時間直後の入力電流ベク
トルの位相を検出する位相検出器と、前記大きさの変化
検出器の出力と前記位相変化検出器の出力と前記位相検
出器の出力とから前記微小時間直後における前記電動機
の残留磁束の大きさおよび位相と回転速度を推定する初
期磁束推定器と、該初期磁束推定器の出力の回転速度と
残留磁束の大きさおよび位相より前記微小時間後に前記
電動機に出力する電圧の周波数と大きさと位相の初期値
を求める手段を、具備して構成したことを特徴とする誘
導電動機制御装置。 - 【請求項2】 電動機の入力電流を検出しかつ入力電圧
を検出または推定して該電動機の磁束を推定演算する磁
束演算手段を備えるとともに、該磁束演算手段の出力を
用いて前記電動機のトルクと磁束を制御する誘導電動機
制御装置において、前記電動機に電力を供給し始めてか
らの微小時間に該電動機の入力端子を短絡するととも
に、前記微小時間内での入力電流ベクトルの大きさの変
化分を検出する大きさの変化検出器と、前記微小時間内
での入力電流ベクトルの位相の変化分を検出する位相変
化検出器と、前記微小時間直後の入力電流ベクトルの位
相を検出する位相検出器と、前記大きさの変化検出器の
出力と前記位相変化検出器の出力と前記位相検出器の出
力とから前記微小時間直後における前記電動機の残留磁
束の大きさおよび位相と回転速度を推定する初期磁束推
定器と、該初期磁束推定器の出力の残留磁束の大きさお
よび位相より前記磁束演算手段の演算磁束の初期値を求
める手段を、具備し構成したことを特徴とする誘導電動
機制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27494595A JP3158155B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 誘導電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27494595A JP3158155B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 誘導電動機制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0994000A JPH0994000A (ja) | 1997-04-04 |
JP3158155B2 true JP3158155B2 (ja) | 2001-04-23 |
Family
ID=17548751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27494595A Expired - Lifetime JP3158155B2 (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 誘導電動機制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3158155B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5004759B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2012-08-22 | 三菱電機株式会社 | 同期機の制御装置及び同期機の制御方法 |
US7821224B2 (en) * | 2008-04-10 | 2010-10-26 | Tesla Motors, Inc. | Voltage estimation feedback of overmodulated signal for an electrical vehicle |
JP6021145B2 (ja) * | 2012-08-22 | 2016-11-09 | 東洋電機製造株式会社 | 誘導機制御装置 |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP27494595A patent/JP3158155B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0994000A (ja) | 1997-04-04 |
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