JP3442982B2 - 速度センサレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システム - Google Patents
速度センサレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，速度センサレスベ
クトル制御にて駆動される誘導電動機を複数台接続して
制御する技術に関するもので，特に安定した始動特性を
得ることを目的とするものである。 【０００２】 【従来の技術】図２に従来の速度センサレスベクトル制
御装置を用いた電動機駆動システムの図を示し，これに
基づいて従来の技術を説明する。 【０００３】図２は４台の速度センサレスベクトル制御
装置を用いる例を示す構成図であり、図２において、１
１〜１４は速度センサレスベクトル制御装置、２１〜２
４は、両軸構造の誘導電動機、３はギアボックス、４は
本システムを用いて駆動される負荷機械、５は回転速度
Ｎを検出する速度検出器、６は回転速度指令Ｎ＊回転速
度Ｎとの偏差によりトルク指令Ｔ＊を演算する外部速度
制御器である。誘導電動機２１〜２４は両軸構造となっ
ており、それぞれを相互に出力軸を直結している。ま
た、負荷機械４は、ギアボックス３より出力される回転
軸によって駆動される。 【０００４】外部速度制御器５は，回転速度指令Ｎ＊と
速度演算器６から出力される回転速度Ｎを入力し，回転
速度指令に回転速度が追従するようなトルク指令Ｔ＊を
出力する。トルク指令Ｔ＊は、速度センサレスベクトル
制御装置１１〜１４に入力される。速度センサレスベク
トル制御装置１１〜１４は、誘導電動機２１〜２４の出
力トルクが、入力されたトルク指令に追従するように速
度センサレスベクトル制御を行う。 【０００５】次に、速度センサレスベクトル制御装置１
１について説明する。１１１は、出力電圧検出器１１３
および出力電流検出器１１４により検出された出力電
圧、出力電流に基づき演算速度Ｎc を演算する速度演算
器である。トルク制御器１１２は、演算速度Ｎc を用い
て、誘導電動機２１の出力トルクが入力されるトルク指
令Ｔ＊に追従するように電圧を制御し、誘導電動機２１
に出力する。なお、ここでは速度センサレスベクトル制
御装置１１について説明したが、速度センサレスベクト
ル制御装置１２〜１４についても全く同一である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】誘導電動機の等価回路
は図３のように表される。この回路図から解るように，
入力電圧Ｖ１の周波数が零の場合はω＝０であり、イン
ダクタンスＬ１，Ｌ２は全て０と等価となるので，入力
電流Ｉ１は一次抵抗Ｒ１のみに依存し，二次側の抵抗Ｒ
２や回転速度Ｎに比例する回転角周波数ωｍの影響を全
く受けない。つまり零周波数付近では，入力電圧と入力
電流からでは，回転速度を求めることは不可能となる。
速度センサレスベクトル制御では、誘導電動機を始動す
る場合は、回転速度Ｎ＝０とし、出力周波数はすべり周
波数の指令と等しくなる。すべり周波数指令はトルク指
令に比例するから、トルク指令が小さい場合には、出力
周波数が０付近となり、前述の如く回転速度の演算が不
可能になるため、正常な始動ができない。 【０００７】図２に示す様な、複数の誘導電動機を一つ
の速度制御器にて同一トルク指令で駆動するシステムに
おいて負荷が軽い場合には、複数の電動機のうちの一台
の始動開始が遅れても、他の電動機によって始動時、回
転速度が回転速度指令に到達するとトルク指令が小さく
なる。これによって、始動開始が遅れた電動機を駆動す
る速度センサレスベクトル制御装置にも、小さいトルク
指令が入力されるため、始動開始が遅れた一台のみ始動
できなくなることがある。本発明は上述した点に鑑みて
創案されたもので、その目的とするところは、これらの
欠点を解決し、複数の電動機のうちの一台の始動開始が
遅れた場合にも、始動開始が遅れた一台のみ始動できな
くなることなく、安定した始動特性が得られる速度セン
サレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システムを
提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、誘導電動機と，前記電動機の入力電
流と入力電圧から前記電動機の回転速度を推定または演
算する速度演算器と，前記電動機の回転速度を指令する
速度指令と前記速度演算器の出力の回転速度を入力して
回転速度がその指令に追従するような内部トルク指令を
出力する内部速度制御器と，トルク指令と前記速度演算
器の出力の回転速度を入力して前記電動機の出力トルク
が前記トルク指令に追従するような電力を前記電動機に
供給するトルク制御器からなる速度センサレスベクトル
制御装置とを各々複数台用い、前記電動機の出力軸を互
いに接続し駆動する速度センサレスベクトル制御装置を
用いた電動機駆動システムの始動時において、駆動シス
テムに取り付けた速度検出器から出力される回転速度
と、回転数指令を外部速度制御器に入力することにより
得られる外部トルク指令を、前記複数台の速度センサレ
ス制御装置それぞれすべてに入力するとともに、内部速
度演算器に最低回転速度指令と前記速度演算器の出力の
回転速度を入力することにより得られる内部トルク指令
と、入力された前記外部トルク指令を比較し、大きい方
のトルク指令を前記トルク制御器の入力とするように構
成したものである。以下、本発明の一実施例を図面に基
づいて詳述する。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す構
成図であり、図１において、１１〜１４は速度センサレ
スベクトル制御装置であって、誘導電動機２１〜２４を
それぞれ駆動する。誘導電動機２１〜２４は両軸構造と
なっており、それぞれ互いに軸同士を直結している。３
はギアボックスであって誘導電動機２１〜２４の軸の出
力を負荷機械４に伝達する。５は速度検出器であり、誘
導電動機２１〜２４の回転速度Ｎを検出する。６は外部
速度制御器であって、速度指令Ｎ＊に速度検出器５にて
検出される回転速度Ｎが追従するよう、外部トルク指令
Ｔ１＊を制御する。 【００１０】次に、速度センサレスベクトル制御装置１
１について説明する。１１１は、出力電圧検出器１１３
および出力電流検出器１１４により検出された出力電
圧、出力電流に基づき演算速度Ｎｃを演算する速度演算
器である。１１５は最低回転速度設定器であり、この駆
動システムにおける最低回転速度をあらかじめ設定して
ある。内部速度制御器１１６は、最低回転速度設定器１
１５により設定される最低回転速度指令Ｎｃ＊にＮｃが
追従するように内部トルク指令Ｔ２＊を制御する。優先
回路１１７は、外部速度制御器６の出力Ｔ１＊と内部速
度制御器Ｔ２＊のうち、大なる方を選択し、トルク指令
Ｔ＊として出力する。トルク制御器１１２は、従来と同
様に演算速度Ｎｃを用いて、誘導電動機２１の出力トル
クがトルク指令Ｔ＊に追従するように電圧を制御し、誘
導電動機２１に出力する。なお、ここでは速度センサレ
スベクトル制御装置１１について説明したが、速度セン
サレスベクトル制御装置１２〜１４についても全く同一
である。 【００１１】正常に運転されていて演算回転速度Ｎc が
正しく演算できている場合、最低回転速度指令Ｎｃ＊は
Ｎｃより常に小さくなるため、内部速度制御器１１６の
内部トルク指令Ｔ２＊はマイナスの値となる。このた
め、トルク指令Ｔ＊は、優先回路１１７により、Ｔ＊＝
Ｔ１＊と選択されるから、本駆動システムの速度は、外
部速度制御器５によって速度指令Ｎとなるように制御さ
れる。 【００１２】一方、負荷が軽い始動時においては、速度
センサレスベクトル制御装置１１の始動が遅れ、他の電
動機のトルクにより回転速度Ｎが回転速度指定Ｎ＊に到
達した場合、外部トルク指令Ｔ１＊が小さくなる。しか
しながら、この場合速度演算器１１１の出力Ｎｃは０と
なっており、最低回転速度Ｎｃ＊まで加速させるため、
内部速度制御器１１６により内部トルク指令Ｔ２＊は正
の方向へ大きくなっていく。このため、優先回路１１７
により、Ｔ＊＝Ｔ２＊と選択されるから、トルク制御器
１１２には、始動に十分な大きさのトルク指令が与えら
れ、始動が可能となる。 【００１３】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の誘導電動機を一つの速度制御器にて同一トルク指令
で駆動するシステムであり、複数の電動機のうちの一台
の始動開始が遅れた場合にも、始動開始が遅れた一台の
み始動できなくなることなく、安定した始動特性が得ら
れ、実用上、極めて有用性の高いものである。
クトル制御にて駆動される誘導電動機を複数台接続して
制御する技術に関するもので，特に安定した始動特性を
得ることを目的とするものである。 【０００２】 【従来の技術】図２に従来の速度センサレスベクトル制
御装置を用いた電動機駆動システムの図を示し，これに
基づいて従来の技術を説明する。 【０００３】図２は４台の速度センサレスベクトル制御
装置を用いる例を示す構成図であり、図２において、１
１〜１４は速度センサレスベクトル制御装置、２１〜２
４は、両軸構造の誘導電動機、３はギアボックス、４は
本システムを用いて駆動される負荷機械、５は回転速度
Ｎを検出する速度検出器、６は回転速度指令Ｎ＊回転速
度Ｎとの偏差によりトルク指令Ｔ＊を演算する外部速度
制御器である。誘導電動機２１〜２４は両軸構造となっ
ており、それぞれを相互に出力軸を直結している。ま
た、負荷機械４は、ギアボックス３より出力される回転
軸によって駆動される。 【０００４】外部速度制御器５は，回転速度指令Ｎ＊と
速度演算器６から出力される回転速度Ｎを入力し，回転
速度指令に回転速度が追従するようなトルク指令Ｔ＊を
出力する。トルク指令Ｔ＊は、速度センサレスベクトル
制御装置１１〜１４に入力される。速度センサレスベク
トル制御装置１１〜１４は、誘導電動機２１〜２４の出
力トルクが、入力されたトルク指令に追従するように速
度センサレスベクトル制御を行う。 【０００５】次に、速度センサレスベクトル制御装置１
１について説明する。１１１は、出力電圧検出器１１３
および出力電流検出器１１４により検出された出力電
圧、出力電流に基づき演算速度Ｎc を演算する速度演算
器である。トルク制御器１１２は、演算速度Ｎc を用い
て、誘導電動機２１の出力トルクが入力されるトルク指
令Ｔ＊に追従するように電圧を制御し、誘導電動機２１
に出力する。なお、ここでは速度センサレスベクトル制
御装置１１について説明したが、速度センサレスベクト
ル制御装置１２〜１４についても全く同一である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】誘導電動機の等価回路
は図３のように表される。この回路図から解るように，
入力電圧Ｖ１の周波数が零の場合はω＝０であり、イン
ダクタンスＬ１，Ｌ２は全て０と等価となるので，入力
電流Ｉ１は一次抵抗Ｒ１のみに依存し，二次側の抵抗Ｒ
２や回転速度Ｎに比例する回転角周波数ωｍの影響を全
く受けない。つまり零周波数付近では，入力電圧と入力
電流からでは，回転速度を求めることは不可能となる。
速度センサレスベクトル制御では、誘導電動機を始動す
る場合は、回転速度Ｎ＝０とし、出力周波数はすべり周
波数の指令と等しくなる。すべり周波数指令はトルク指
令に比例するから、トルク指令が小さい場合には、出力
周波数が０付近となり、前述の如く回転速度の演算が不
可能になるため、正常な始動ができない。 【０００７】図２に示す様な、複数の誘導電動機を一つ
の速度制御器にて同一トルク指令で駆動するシステムに
おいて負荷が軽い場合には、複数の電動機のうちの一台
の始動開始が遅れても、他の電動機によって始動時、回
転速度が回転速度指令に到達するとトルク指令が小さく
なる。これによって、始動開始が遅れた電動機を駆動す
る速度センサレスベクトル制御装置にも、小さいトルク
指令が入力されるため、始動開始が遅れた一台のみ始動
できなくなることがある。本発明は上述した点に鑑みて
創案されたもので、その目的とするところは、これらの
欠点を解決し、複数の電動機のうちの一台の始動開始が
遅れた場合にも、始動開始が遅れた一台のみ始動できな
くなることなく、安定した始動特性が得られる速度セン
サレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システムを
提供するものである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】つまり、その目的を達成
するための手段は、誘導電動機と，前記電動機の入力電
流と入力電圧から前記電動機の回転速度を推定または演
算する速度演算器と，前記電動機の回転速度を指令する
速度指令と前記速度演算器の出力の回転速度を入力して
回転速度がその指令に追従するような内部トルク指令を
出力する内部速度制御器と，トルク指令と前記速度演算
器の出力の回転速度を入力して前記電動機の出力トルク
が前記トルク指令に追従するような電力を前記電動機に
供給するトルク制御器からなる速度センサレスベクトル
制御装置とを各々複数台用い、前記電動機の出力軸を互
いに接続し駆動する速度センサレスベクトル制御装置を
用いた電動機駆動システムの始動時において、駆動シス
テムに取り付けた速度検出器から出力される回転速度
と、回転数指令を外部速度制御器に入力することにより
得られる外部トルク指令を、前記複数台の速度センサレ
ス制御装置それぞれすべてに入力するとともに、内部速
度演算器に最低回転速度指令と前記速度演算器の出力の
回転速度を入力することにより得られる内部トルク指令
と、入力された前記外部トルク指令を比較し、大きい方
のトルク指令を前記トルク制御器の入力とするように構
成したものである。以下、本発明の一実施例を図面に基
づいて詳述する。 【０００９】 【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例を示す構
成図であり、図１において、１１〜１４は速度センサレ
スベクトル制御装置であって、誘導電動機２１〜２４を
それぞれ駆動する。誘導電動機２１〜２４は両軸構造と
なっており、それぞれ互いに軸同士を直結している。３
はギアボックスであって誘導電動機２１〜２４の軸の出
力を負荷機械４に伝達する。５は速度検出器であり、誘
導電動機２１〜２４の回転速度Ｎを検出する。６は外部
速度制御器であって、速度指令Ｎ＊に速度検出器５にて
検出される回転速度Ｎが追従するよう、外部トルク指令
Ｔ１＊を制御する。 【００１０】次に、速度センサレスベクトル制御装置１
１について説明する。１１１は、出力電圧検出器１１３
および出力電流検出器１１４により検出された出力電
圧、出力電流に基づき演算速度Ｎｃを演算する速度演算
器である。１１５は最低回転速度設定器であり、この駆
動システムにおける最低回転速度をあらかじめ設定して
ある。内部速度制御器１１６は、最低回転速度設定器１
１５により設定される最低回転速度指令Ｎｃ＊にＮｃが
追従するように内部トルク指令Ｔ２＊を制御する。優先
回路１１７は、外部速度制御器６の出力Ｔ１＊と内部速
度制御器Ｔ２＊のうち、大なる方を選択し、トルク指令
Ｔ＊として出力する。トルク制御器１１２は、従来と同
様に演算速度Ｎｃを用いて、誘導電動機２１の出力トル
クがトルク指令Ｔ＊に追従するように電圧を制御し、誘
導電動機２１に出力する。なお、ここでは速度センサレ
スベクトル制御装置１１について説明したが、速度セン
サレスベクトル制御装置１２〜１４についても全く同一
である。 【００１１】正常に運転されていて演算回転速度Ｎc が
正しく演算できている場合、最低回転速度指令Ｎｃ＊は
Ｎｃより常に小さくなるため、内部速度制御器１１６の
内部トルク指令Ｔ２＊はマイナスの値となる。このた
め、トルク指令Ｔ＊は、優先回路１１７により、Ｔ＊＝
Ｔ１＊と選択されるから、本駆動システムの速度は、外
部速度制御器５によって速度指令Ｎとなるように制御さ
れる。 【００１２】一方、負荷が軽い始動時においては、速度
センサレスベクトル制御装置１１の始動が遅れ、他の電
動機のトルクにより回転速度Ｎが回転速度指定Ｎ＊に到
達した場合、外部トルク指令Ｔ１＊が小さくなる。しか
しながら、この場合速度演算器１１１の出力Ｎｃは０と
なっており、最低回転速度Ｎｃ＊まで加速させるため、
内部速度制御器１１６により内部トルク指令Ｔ２＊は正
の方向へ大きくなっていく。このため、優先回路１１７
により、Ｔ＊＝Ｔ２＊と選択されるから、トルク制御器
１１２には、始動に十分な大きさのトルク指令が与えら
れ、始動が可能となる。 【００１３】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の誘導電動機を一つの速度制御器にて同一トルク指令
で駆動するシステムであり、複数の電動機のうちの一台
の始動開始が遅れた場合にも、始動開始が遅れた一台の
み始動できなくなることなく、安定した始動特性が得ら
れ、実用上、極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】従来の技術を表す一例の構成図である。
【図３】誘導電動機の等価回路図である。
【符号の説明】
３ ギアボックス
４ 負荷機械
５ 速度検出器
６ 外部速度制御器
１１〜１４ 速度センサレスベクトル制御装置
２１〜２４ 誘導電動機
１１１ 速度演算器
１１２ トルク制御器
１１３ 電圧検出器
１１４ 電流検出器
１１５ 最低回転速度設定器
１１６ 内部速度制御器
１１７ 優先回路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 誘導電動機と，前記電動機の入力電流と
入力電圧から前記電動機の回転速度を推定または演算す
る速度演算器と，前記電動機の回転速度を指令する速度
指令と前記速度演算器の出力の回転速度を入力して回転
速度がその指令に追従するような内部トルク指令を出力
する内部速度制御器と，トルク指令と前記速度演算器の
出力の回転速度を入力して該電動機の出力トルクが前記
トルク指令に追従するような電力を該電動機に供給する
トルク制御器からなる速度センサレスベクトル制御装置
とを各々複数台用い、前記電動機の出力軸を互いに接続
し駆動する速度センサレスベクトル制御装置を用いた電
動機駆動システムの始動時において、 前記駆動システムに取り付けた速度検出器から出力され
る回転速度と回転数指令を外部速度制御器に入力するこ
とにより得られる外部トルク指令を前記複数台の速度セ
ンサレス制御装置それぞれすべてに入力するとともに、
前記内部速度制御器に最低回転速度指令と前記速度演算
器の出力の回転速度を入力することにより得られる内部
トルク指令と入力された前記外部トルク指令を比較し、
大きい方のトルク指令を前記トルク制御器の入力とする
ように構成した速度センサレスベクトル制御装置を用い
た電動機駆動システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33129797A JP3442982B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 速度センサレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33129797A JP3442982B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 速度センサレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11150997A JPH11150997A (ja) | 1999-06-02 |
| JP3442982B2 true JP3442982B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=18242119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33129797A Expired - Lifetime JP3442982B2 (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 速度センサレスベクトル制御装置を用いた電動機駆動システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3442982B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005176490A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 電気車制御装置 |
| JP4904864B2 (ja) * | 2006-03-17 | 2012-03-28 | 富士電機株式会社 | 交流電動機駆動システム |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP33129797A patent/JP3442982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11150997A (ja) | 1999-06-02 |
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