JP3435919B2 - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents
誘導電動機のベクトル制御装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機のベク
トル制御装置に係り、特に温度補償した誘導電動機の二
次時定数測定装置に関する。
トル制御装置に係り、特に温度補償した誘導電動機の二
次時定数測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機のベクトル制御は、電動機の
一次電流を励磁電流と二次電流に分けて制御し、磁束と
二次電流（トルク電流）ベクトルを常に直交させること
で直流機と同等以上の可変速性能を得ようとする。
一次電流を励磁電流と二次電流に分けて制御し、磁束と
二次電流（トルク電流）ベクトルを常に直交させること
で直流機と同等以上の可変速性能を得ようとする。
【０００３】図４は従来のベクトル制御装置を示す。速
度指令Ｎと誘導電動機１の速度検出器２から速度演算部
３が求める速度ωnとを突き合わせて速度演算部４に比
例積分（ＰＩ）演算でトルク電流指令Ｉtを求める。こ
のトルク電流と励磁電流設定値Ｉ0とから一次電流演算
部５に一次電流値Ｉ1を求める。一方、位相演算部６は
トルク電流Ｉtと励磁電流Ｉ0との位相角φ
度指令Ｎと誘導電動機１の速度検出器２から速度演算部
３が求める速度ωnとを突き合わせて速度演算部４に比
例積分（ＰＩ）演算でトルク電流指令Ｉtを求める。こ
のトルク電流と励磁電流設定値Ｉ0とから一次電流演算
部５に一次電流値Ｉ1を求める。一方、位相演算部６は
トルク電流Ｉtと励磁電流Ｉ0との位相角φ
【０００４】
【数１】φ＝ｔａｎ-1（Ｉt／Ｉo）
を求める。すべり周波数演算部７は、トルク電流Ｉtと
励磁電流Ｉ0と電動機の二次時定数τ2
励磁電流Ｉ0と電動機の二次時定数τ2
【０００５】
【数２】τ2＝Ｌ2／Ｒ2
Ｌ2＝二次自己インダクタンス
Ｒ2＝二次抵抗
とから、すべり周波数ωｓを求める。
【０００６】
【数３】ωs＝Ｉt／（Ｉoτ2）
このすべり周波数ωsは加算器８によって速度検出値ωn
との加算によって一次角周波数ω0を求める。
との加算によって一次角周波数ω0を求める。
【０００７】一次電流演算部９は、一次電流値Ｉ1と位
相角φと角周波数ω0から電動機１の一次電流Ｉａ,Ｉ
ｂ,Ｉｃを求め、この電流をインバータ１０の電流指令
として該インバータ１０が電動機１に一次電流を供給す
る。演算部９の演算は下記式に従って行われる。
相角φと角周波数ω0から電動機１の一次電流Ｉａ,Ｉ
ｂ,Ｉｃを求め、この電流をインバータ１０の電流指令
として該インバータ１０が電動機１に一次電流を供給す
る。演算部９の演算は下記式に従って行われる。
【０００８】
【数４】θ＝∫ωoｄｔ
Ｉａ＝２1/2｜Ｉ1｜ｓｉｎ（θ＋φ）
Ｉｂ＝２1/2｜Ｉ1｜ｓｉｎ（θ＋２π／３＋φ）
Ｉｃ＝２1/2｜Ｉ1｜ｓｉｎ（θ−２π／３＋φ）
このようなベクトル制御装置において、すべり周波数ω
sを求めるための二次時定数τ2は電動機１の定数Ｒ2，
Ｌ2によって決められるが、電動機の温度による二次抵
抗Ｒ2の変動が二次時定数τ2の変動、ひいては一次電流
位相のずれとなってしまう。
sを求めるための二次時定数τ2は電動機１の定数Ｒ2，
Ｌ2によって決められるが、電動機の温度による二次抵
抗Ｒ2の変動が二次時定数τ2の変動、ひいては一次電流
位相のずれとなってしまう。
【０００９】そこで、従来から二次時定数τ2の温度補
償が行われ、この補償装置として、図４では、１１〜１
３を設けている。温度補償時には誘導電動機に定電流又
は定電圧を印加し、この印加に対する電圧又は電流の過
渡的な変化（図５参照）を検出器１１で検出する。この
過渡的な電圧変化は、
償が行われ、この補償装置として、図４では、１１〜１
３を設けている。温度補償時には誘導電動機に定電流又
は定電圧を印加し、この印加に対する電圧又は電流の過
渡的な変化（図５参照）を検出器１１で検出する。この
過渡的な電圧変化は、
【００１０】
【数５】
Ｖ1＝ｉ1（ｒ1＋ｒ2・ｅｘｐ（−ｔ／τ2））
で近似される。そこで、電圧Ｖ1の検出値をＡ／Ｄ変換
器１２で一定時間Δｔ毎のディジタル量Ｖ1（ｔ1），Ｖ
1（ｔ2）さらにはＶ1（ｔ3）を求め、これらディジタル
値と既知のｉ1，ｒ1から二次時定数演算部１３が対数演
算により二次時定数τ2を求める。
器１２で一定時間Δｔ毎のディジタル量Ｖ1（ｔ1），Ｖ
1（ｔ2）さらにはＶ1（ｔ3）を求め、これらディジタル
値と既知のｉ1，ｒ1から二次時定数演算部１３が対数演
算により二次時定数τ2を求める。
【００１１】他の温度補償装置として、温度検出器を誘
導電動機に直接に取り付け、この検出温度から二次抵抗
変化を求め、二次時定数を温度補償するものがある。
導電動機に直接に取り付け、この検出温度から二次抵抗
変化を求め、二次時定数を温度補償するものがある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の二次時定数の温
度補償装置において、印加された電流や電圧の過渡変化
から二次時定数を温度補償するものは、電圧又は電流の
検出器を必要とするし、誘導電動機の運転を一旦停止し
て測定する必要がある。また、過渡的な電圧検出から二
次時定数を求めるには複雑な演算手段を必要とする。
度補償装置において、印加された電流や電圧の過渡変化
から二次時定数を温度補償するものは、電圧又は電流の
検出器を必要とするし、誘導電動機の運転を一旦停止し
て測定する必要がある。また、過渡的な電圧検出から二
次時定数を求めるには複雑な演算手段を必要とする。
【００１３】また、温度検出器を誘導電動機に直接に取
り付けるものは、誘導電動機の二次巻線温度を直接に検
出するためには、電動機の内部に温度検出器（温度セン
サとセンサアンプ）を設けることを必要とし、誘導電動
機自体が温度検出器を内蔵できる構造でなければならな
い。また、誘導電動機と制御装置との間に比較的長い配
線（信号線と電源線）を必要とする。
り付けるものは、誘導電動機の二次巻線温度を直接に検
出するためには、電動機の内部に温度検出器（温度セン
サとセンサアンプ）を設けることを必要とし、誘導電動
機自体が温度検出器を内蔵できる構造でなければならな
い。また、誘導電動機と制御装置との間に比較的長い配
線（信号線と電源線）を必要とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、誘導電動機の
二次時定数を測定し、この二次時定数を使って誘導電動
機のすべり周波数を求めてベクトル制御を行う誘導電動
機のベクトル制御装置において、誘導電動機を駆動する
インバータの逆変換部を構成する主スイッチ素子の放熱
板の温度を検出する温度検出器と、前記放熱板の温度と
誘導電動機の巻線温度との関係を変換係数として持ち、
前記温度検出器の検出温度と該変換係数から該巻線温度
を求め、この巻線温度で補正した二次抵抗を使って二次
時定数を求める二次時定数演算手段とを備えたことを特
徴とする。
二次時定数を測定し、この二次時定数を使って誘導電動
機のすべり周波数を求めてベクトル制御を行う誘導電動
機のベクトル制御装置において、誘導電動機を駆動する
インバータの逆変換部を構成する主スイッチ素子の放熱
板の温度を検出する温度検出器と、前記放熱板の温度と
誘導電動機の巻線温度との関係を変換係数として持ち、
前記温度検出器の検出温度と該変換係数から該巻線温度
を求め、この巻線温度で補正した二次抵抗を使って二次
時定数を求める二次時定数演算手段とを備えたことを特
徴とする。
【００１５】この構成により、誘導電動機の巻線温度を
直接的に求めるのに代えて、インバータの逆変換部の放
熱板温度が誘導電動機に供給する電力に対応することを
利用し、該放熱板温度から巻線温度を間接的に求め、こ
の温度検出値から二次抵抗を温度補正し、この補正した
二次抵抗を使って二次時定数を求める。
直接的に求めるのに代えて、インバータの逆変換部の放
熱板温度が誘導電動機に供給する電力に対応することを
利用し、該放熱板温度から巻線温度を間接的に求め、こ
の温度検出値から二次抵抗を温度補正し、この補正した
二次抵抗を使って二次時定数を求める。
【００１６】また、前記二次時定数演算手段は、インバ
ータの通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と
下限値で前記検出温度範囲を制限して二次時定数を求め
ることにより、検出温度がノイズ等で異常に高い又は低
いときに二次時定数の測定に誤りの発生を防止する。
ータの通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と
下限値で前記検出温度範囲を制限して二次時定数を求め
ることにより、検出温度がノイズ等で異常に高い又は低
いときに二次時定数の測定に誤りの発生を防止する。
【００１７】また、前記二次時定数演算手段は、インバ
ータの通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と
下限値で前記検出温度範囲を制限し、かつ該検出温度範
囲を複数の領域別に区分して二次時定数を求めることに
より、検出温度による変換係数の数を少なくすると共
に、二次時定数の演算に要する時間を少なくする。
ータの通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と
下限値で前記検出温度範囲を制限し、かつ該検出温度範
囲を複数の領域別に区分して二次時定数を求めることに
より、検出温度による変換係数の数を少なくすると共
に、二次時定数の演算に要する時間を少なくする。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態を示
す装置構成図である。同図が図４と異なる部分は、二次
時定数測定装置である。
す装置構成図である。同図が図４と異なる部分は、二次
時定数測定装置である。
【００１９】本実施形態による二次時定数測定装置は、
１４〜１６により構成される。温度検出器１４は、サー
ミスタなどの温度検出素子で構成され、該温度検出素子
がインバータ１０の逆変換部を構成する主スイッチ素子
の放熱板に取り付けられる。サーミスタを使う場合に
は、放熱板の温度変化に伴い抵抗値が変化し、この抵抗
値変化を放熱板温度に対応した電圧変化として検出する
ことができる。
１４〜１６により構成される。温度検出器１４は、サー
ミスタなどの温度検出素子で構成され、該温度検出素子
がインバータ１０の逆変換部を構成する主スイッチ素子
の放熱板に取り付けられる。サーミスタを使う場合に
は、放熱板の温度変化に伴い抵抗値が変化し、この抵抗
値変化を放熱板温度に対応した電圧変化として検出する
ことができる。
【００２０】なお、温度検出器１４は、インバータ自体
の過熱保護のための温度検出器を利用することができ
る。
の過熱保護のための温度検出器を利用することができ
る。
【００２１】Ａ／Ｄ変換器１５は、温度検出器１４で検
出する温度検出信号をアナログ／ディジタル変換し、デ
ィジタル量の温度検出値を得る。
出する温度検出信号をアナログ／ディジタル変換し、デ
ィジタル量の温度検出値を得る。
【００２２】二次時定数演算部１６は、Ａ／Ｄ変換器１
５で得るディジタル量の温度検出値から、誘導電動機１
の二次時定数τ2を求める。これらＡ／Ｄ変換器１５及
び演算部１６は、ベクトル制御装置が持つマイクロコン
ピュータ等のディジタル演算手段又はソフトウェアを利
用できる。
５で得るディジタル量の温度検出値から、誘導電動機１
の二次時定数τ2を求める。これらＡ／Ｄ変換器１５及
び演算部１６は、ベクトル制御装置が持つマイクロコン
ピュータ等のディジタル演算手段又はソフトウェアを利
用できる。
【００２３】上記の構成において、インバータ１０の主
回路スイッチ素子の温度は、インバータ１０で逆変換し
た電力の大小に応じて変化する。この温度変化は、放熱
板にも熱時定数を有して温度変化として現れる。また、
インバータ１０で逆変換した電力は、誘導電動機で消費
した電力に比例している。
回路スイッチ素子の温度は、インバータ１０で逆変換し
た電力の大小に応じて変化する。この温度変化は、放熱
板にも熱時定数を有して温度変化として現れる。また、
インバータ１０で逆変換した電力は、誘導電動機で消費
した電力に比例している。
【００２４】したがって、放熱板の温度検出は、誘導電
動機の巻線温度を間接的に求めることができ、演算部１
６により温度検出値から誘導電動機の二次抵抗を補正
し、この補正した二次抵抗を使って補正した二次時定数
を求めることができる。
動機の巻線温度を間接的に求めることができ、演算部１
６により温度検出値から誘導電動機の二次抵抗を補正
し、この補正した二次抵抗を使って補正した二次時定数
を求めることができる。
【００２５】演算部１６による演算は、主回路放熱板の
温度と誘導電動機の巻線温度の関係を実験的に測定し、
これらの間の変換係数を予め求めておき、放熱板温度か
ら係数演算により電動機の巻線温度を求め、二次抵抗を
補正する。
温度と誘導電動機の巻線温度の関係を実験的に測定し、
これらの間の変換係数を予め求めておき、放熱板温度か
ら係数演算により電動機の巻線温度を求め、二次抵抗を
補正する。
【００２６】本実施形態によれば、電動機の一次電圧等
の過渡的な変化により二次時定数を温度補償する従来方
法に比べて、電動機運転を継続したままの測定ができる
など、二次時定数の測定及び演算が簡単になる。
の過渡的な変化により二次時定数を温度補償する従来方
法に比べて、電動機運転を継続したままの測定ができる
など、二次時定数の測定及び演算が簡単になる。
【００２７】また、誘導電動機の温度を直接的に求める
従来方法に比べて、電動機の内部に温度検出器を設ける
ことなく、制御装置に近接するインバータの放熱板に設
けることで済み、二次時定数測定装置を簡単にするし、
演算は係数演算という簡単な演算で済む。
従来方法に比べて、電動機の内部に温度検出器を設ける
ことなく、制御装置に近接するインバータの放熱板に設
けることで済み、二次時定数測定装置を簡単にするし、
演算は係数演算という簡単な演算で済む。
【００２８】図２は、本発明の他の実施形態を示し、図
１の二次時定数測定装置における検出温度にリミット範
囲を設けた場合を示す。
１の二次時定数測定装置における検出温度にリミット範
囲を設けた場合を示す。
【００２９】図１の二次時定数測定装置は、温度検出器
１４の検出温度の全範囲にわたって二次時定数の補正演
算を行う場合であるのに対し、本実施形態では、検出温
度に上限と下限を設けて制限する。
１４の検出温度の全範囲にわたって二次時定数の補正演
算を行う場合であるのに対し、本実施形態では、検出温
度に上限と下限を設けて制限する。
【００３０】この検出温度制限により、検出温度が下限
値又は上限値を越えるときは、それら制限値による二次
時定数演算を行う。なお、検出温度の制限値は、インバ
ータの通常運転状態で放熱板に想定される上限と下限温
度に設定される。
値又は上限値を越えるときは、それら制限値による二次
時定数演算を行う。なお、検出温度の制限値は、インバ
ータの通常運転状態で放熱板に想定される上限と下限温
度に設定される。
【００３１】本実施形態によれば、ノイズ等により温度
検出値が異常に高く又は低くなるときに、そのままの二
次時定数演算では測定誤りの発生でベクトル制御の特性
を著しく悪くするのを防止できる。また、検出範囲を制
限することにより、演算部１６に用意する係数演算デー
タを少なくできる。
検出値が異常に高く又は低くなるときに、そのままの二
次時定数演算では測定誤りの発生でベクトル制御の特性
を著しく悪くするのを防止できる。また、検出範囲を制
限することにより、演算部１６に用意する係数演算デー
タを少なくできる。
【００３２】図３は、本発明の他の実施形態を示し、図
１の二次時定数測定装置における検出温度を領域別に段
階毎に区分し、かつ図２のリミット範囲に制限した場合
を示す。
１の二次時定数測定装置における検出温度を領域別に段
階毎に区分し、かつ図２のリミット範囲に制限した場合
を示す。
【００３３】本実施形態では、リミット範囲内の温度を
低温領域と常温領域及び高温領域の３つに区分し、各領
域別に二次抵抗の係数演算をし、二次時定数を求める。
低温領域と常温領域及び高温領域の３つに区分し、各領
域別に二次抵抗の係数演算をし、二次時定数を求める。
【００３４】本実施形態によれば、検出温度に対する二
次抵抗の係数演算が領域を越えたときのみ行えばよく、
係数演算が数種類（領域の区分により決まる）に極端に
少なくなり、係数データ数の削減と演算頻度の削減にな
る。
次抵抗の係数演算が領域を越えたときのみ行えばよく、
係数演算が数種類（領域の区分により決まる）に極端に
少なくなり、係数データ数の削減と演算頻度の削減にな
る。
【００３５】なお、本発明は、二次時定数を温度補償し
て求める各種のベクトル制御装置に適用して同等の作用
効果を奏する。
て求める各種のベクトル制御装置に適用して同等の作用
効果を奏する。
【００３６】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、誘導電
動機の巻線温度を直接的に求めるのに代えて、放熱板温
度から巻線温度を間接的に求め、この温度検出値から二
次抵抗を温度補正し、この補正した二次抵抗を使って二
次時定数を求めるようにしたため、誘導電動機の一次電
圧や電流の過渡的な変化を検出することが不要になる
し、誘導電動機に直接に温度検出器を設けることが不要
になる。
動機の巻線温度を直接的に求めるのに代えて、放熱板温
度から巻線温度を間接的に求め、この温度検出値から二
次抵抗を温度補正し、この補正した二次抵抗を使って二
次時定数を求めるようにしたため、誘導電動機の一次電
圧や電流の過渡的な変化を検出することが不要になる
し、誘導電動機に直接に温度検出器を設けることが不要
になる。
【００３７】また、二次時定数演算は、検出温度範囲を
制限して二次時定数を求めるため、検出温度がノイズ等
で異常に高い又は低いときに二次時定数の測定に誤りの
発生を防止できる。
制限して二次時定数を求めるため、検出温度がノイズ等
で異常に高い又は低いときに二次時定数の測定に誤りの
発生を防止できる。
【００３８】また、二次時定数演算は、検出温度範囲を
複数の領域別に区分して二次時定数を求めるため、検出
温度による変換係数の数を少なくすると共に、二次時定
数の演算に要する時間を少なくできる。
複数の領域別に区分して二次時定数を求めるため、検出
温度による変換係数の数を少なくすると共に、二次時定
数の演算に要する時間を少なくできる。
【図１】本発明の一実施形態を示すベクトル制御装置構
成図。
成図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す検出温度のリミッ
ト範囲例。
ト範囲例。
【図３】本発明の他の実施形態を示す検出温度の段階区
分例。
分例。
【図４】従来のベクトル制御装置構成図。
【図５】従来の電圧測定による二次時定数測定の説明
図。
図。
１…誘導電動機
７…すべり演算部
１０…インバータ
１４…温度検出器
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６…二次時定数演算部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 5/408 - 5/412
H02P 7/628 - 7/632
H02P 21/00
H02P 6/00 - 6/24
B60L 1/00 - 3/12
B60L 7/00 - 13/00
B60L 15/00 - 15/42
Claims (3)
- 【請求項１】 誘導電動機の二次時定数を測定し、この
二次時定数を使って誘導電動機のすべり周波数を求めて
ベクトル制御を行う誘導電動機のベクトル制御装置にお
いて、 誘導電動機を駆動するインバータの逆変換部を構成する
主スイッチ素子の放熱板の温度を検出する温度検出器
と、 前記放熱板の温度と誘導電動機の巻線温度との関係を変
換係数として持ち、前記温度検出器の検出温度と該変換
係数から該巻線温度を求め、この巻線温度で補正した二
次抵抗を使って二次時定数を求める二次時定数演算手段
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。 - 【請求項２】 前記二次時定数演算手段は、インバータ
の通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と下限
値で前記検出温度範囲を制限して二次時定数を求めるこ
とを特徴とする請求項１記載の誘導電動機のベクトル制
御装置。 - 【請求項３】 前記二次時定数演算手段は、インバータ
の通常運転状態で想定される放熱板温度の上限値と下限
値で前記検出温度範囲を制限し、かつ該検出温度範囲を
複数の領域別に区分して二次時定数を求めることを特徴
とする請求項１記載の誘導電動機のベクトル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20193895A JP3435919B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20193895A JP3435919B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0951698A JPH0951698A (ja) | 1997-02-18 |
| JP3435919B2 true JP3435919B2 (ja) | 2003-08-11 |
Family
ID=16449276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20193895A Expired - Fee Related JP3435919B2 (ja) | 1995-08-08 | 1995-08-08 | 誘導電動機のベクトル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3435919B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100303005B1 (ko) * | 1999-08-30 | 2001-11-01 | 이종수 | 유도 전동기의 회전자 시정수 측정방법 |
-
1995
- 1995-08-08 JP JP20193895A patent/JP3435919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0951698A (ja) | 1997-02-18 |
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