JP3508982B2 - 交流電動機制御装置 - Google Patents
交流電動機制御装置Info
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Description
するインバータの制御に関するもので,特に始動を滑ら
かにするものである。
て説明をする。まず図3について説明する。第1制御装
置40は電圧指令Vcを電力変換器1に出力し,電力変
換器1は交流電動機2に指令Vc通りの電圧を印加す
る。加減速度制限器3は,角周波数指令ωcを入力し,
加減速度を制限してそれに追従するように角周波数ωm
を出力する。例えば、ωcがステップ的に変化しても出
力ωmは制限された傾きで斜めに変化するようになる。
電圧大きさ指令発生器4は,角周波数ωmを入力し例え
ばそれに比例させた電圧大きさ指令Vmを出力する。積
分器5は角周波数ωmを積分して電圧位相θvを出力す
る。ベクトル変換器は,大きさが前記電圧大きさ指令V
mで位相が前記電圧位相θvである電圧指令Vcを求め
て出力する。以上の構成で,交流電動機2は角周波数指
令ωc相当の回転数で回転することになる。
41は電圧指令Vcを電力変換器1に出力し,電力変換
器1は交流電動機2に指令Vc通りの電圧を印加する。
電流検出器14は電動機2の入力電流ベクトルiを検出
し,電圧検出手段15は入力電圧ベクトルvを検出また
は推定する。磁束演算器13は,電流検出器14と電圧
検出手段15との出力より積分演算で電動機2の回転子
の磁束ベクトルφを演算し出力する。トルク演算器12
は,磁束演算器13の出力のφと電流検出器14出力の
iより,電動機2の出力トルクTを演算して出力する。
トルク磁束制御器11は,磁束演算器13の出力のφの
大きさとトルク演算器12出力のトルクTがそれらの指
令値の磁束指令φcとトルク指令Tcに追従するような
電圧指令Vcを求めて出力する。以上の構成で,交流電
動機2は磁束指令φcの大きさの磁束状態でトルク指令
Tc通りのトルクを出力するようになる。
置42は電圧指令Vcを電力変換器1に出力し,電力変
換器1は交流電動機2に指令Vc通りの電圧を印加す
る。電流指令変換器21は,トルク指令Tcと磁束指令
φcに相当する電流指令ベクトルicを出力する。周波
数指令変換器26はトルク指令Tcと磁束指令φcと速
度検出器27の出力の電動機2の回転角周波数ωrとを
入力して回転子磁束の回転角周波数指令ωc を出力す
る。積分器25は,回転子磁束の回転角周波数指令ωc
を時間積分して,回転子磁束の位相θを求める。周波数
指令変換器26と積分器25が磁束の位相を求める位相
演算手段28となる。回転座標変換24は,電流検出器
14の出力のiを回転子磁束の位相θの逆位相で回転座
標変換をして磁束と同期した座標上の電流ベクトルix
を出力する。電流制御器22は,電流指令ベクトルic
にixが追従するような電圧指令ベクトルVxを求めて
出力する。回転座標変換23は,回転子磁束の位相θで
Vxを回転座標変換して静止座標上の電圧指令ベクトル
Vcを出力する。以上の構成で,交流電動機2は磁束指
令φcの大きさの磁束状態でトルク指令Tc通りのトル
クを出力するようになる。
では,加減速制限器3や積分器5を具備しており,これ
らはその性質上それぞれの初期値ω0とθ0を必要とす
る。しかしそれらの初期値を得ることが困難なため,ω
0=θ0=0としている。よって第1制御装置の始動時
点においては,角周波数ωmは必ず初期値ω0の値の0
の値から立ち上がることになる。もし電動機2が回転し
ている状態での始動においても角周波数ωmは0から立
ち上がるので,電動機2が誘導電動機の場合はωm相当
まで急減速から再度加速することになり危険である。ま
た電動機2が同期電動機の場合は,同期状態とならず脱
調状態となってしまう。また電圧位相θvの初期値にお
いても磁束の位相に合った電圧位相と必ずしもならない
ので過電流となる可能性がある。
3を具備しており,これは前述したように積分演算で磁
束を求めているので磁束の大きさの初期値φ0と磁束の
位相θ0を必要とする。しかしその初期値を得ることが
困難なため,φ0=0としている。しかし電動機2が同
期電動機の場合は,回転子の磁束は必ず存在するし,電
動機2が誘導電動機の場合でも残留磁束が存在すること
がある。よって磁束演算の初期値を間違うことになるの
で,間違った磁束演算をすることになり,それによって
トルクを演算しているので,トルク指令通りの出力トル
クが得られないことになる。
28の中の積分器25を具備しており,初期値θ0を必
要とする。しかしその初期値を得ることが困難なため,
θ0=0としている。しかし回転子の磁束の位相が0か
ら始まることは希であるため位相演算手段28の出力の
磁束位相θは誤差を含むようになる。よって,トルク指
令通りの出力トルクが得られないことになる。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,各種制御装置内の初期値を提供し,問題のな
い制御装置の始動を可能とすることにある。
ために本発明は,請求項1において,交流電動機に電力
を供給し始めてからの微少時間は,前記電動機の入力電
流が零またはそれに近い値となるように前記電力変換器
を制御する微少電流制御手段と,前記微少期間において
前記電動機の入力の電圧ベクトルを検出または推定する
電圧検出手段と,前記電圧検出手段の出力の電圧ベクト
ルより前記電動機の回転子の磁束の大きさと位相と回転
角周波数を推定演算する第1磁束推定手段とを具備し,
前記第1磁束推定手段の出力を、前記交流電動機制御装
置内で前記交流電動機の状態変数を演算又は出力する数
値の初期値とする。
を供給し始めてからの微少時間は,前記電動機の入力電
流が零またはそれに近い値となるように前記電力変換器
を制御する微少電流制御手段と,前記微少期間において
前記電圧検出手段の出力の電圧ベクトルを時間積分演算
する電圧積分手段と,前記電圧積分手段の出力の電圧積
分ベクトルより前記電動機の回転子の磁束の大きさと位
相と回転角周波数を推定演算する第2磁束推定手段とを
具備し,前記第2磁束推定手段の出力を、前記交流電動
機制御装置内で前記交流電動機の状態変数を演算又は出
力する数値の初期値とする。
電流が零またはそれに近い微少の大きさの直流となるよ
うに前記電力変換器を制御する微少電流制御手段を具備
する。
または第2磁束推定手段の出力を,前記微少時間直後に
前記電動機に印加する電圧の周波数と位相の初期値とす
ることを特徴とする。
磁束を演算する磁束演算手段を具備し,前記磁束演算手
段の初期値として前記第1磁束推定手段または第2磁束
推定手段の出力を前記微少時間直後に用いることを特徴
とする。
令と磁束指令とに基づいて磁束の周波数指令を作り,該
周波数指令を積分することにより前記回転子の磁束の位
相を求める位相演算手段を具備し,前記位相演算手段の
初期値として前記第1磁束推定手段または第2磁束推定
手段の出力の磁束の位相を前記微少時間直後に用いるこ
とを特徴とする。
の2つの時点の前記電圧検出手段の出力の電圧ベクトル
をV1,V2とし,V1とV2の位相差を前記V1検出
時点からV2検出時点までの経過時間で除することによ
り二次側の磁束の回転角周波数を求め,V1またはV2
の大きさ,またはV1とV2の大きさの平均値を前記回
転角周波数で除することにより回転子の磁束の大きさを
求め,V2の位相より90度だけ前記回転角周波数と逆
の方向に回転させた位相をV2の時点の回転子の磁束の
位相とする第1磁束推定手段を具備する。
の3つの時点の前記電圧積分手段の出力の電圧積分ベク
トルをF1,F2,F3とし,F1,F2,F3を通る
円の中心F0を求め,F1−F0とF3−F0との位相
差をF1検出時点からF3検出時点までの時間で除する
ことにより回転子の磁束の回転角周波数を求め,F3−
F0の位相をF3検出時点の回転子の磁束の位相とし,
F3−F0の大きさをF3検出時点の回転子の磁束の大
きさとする第2磁束推定手段を具備する。
し,これらの図に従って説明する。図1において,始動
関連信号発生器55は始動ONで1となり始動OFFで
0となる電力変換器始動信号S0と,始動ON後の微少
時間だけ1となる微少時間信号S1と始動ON後の微少
時間経過後に1となる制御器始動信号S2を出力する。
0が1となっている状態の時に交流電動機2に指令Vc
通りの電圧を印加する。スイッチ54は,前記微少時間
信号S1が0の時は,第1制御装置40または第2制御
装置41または第3制御装置42の出力の電圧指令Vc
1を選択しVc0として電力変換器1に出力する。一方
前記微少時間信号S1が1の時は,微少電流制御手段5
1の出力の電圧指令Vc2を選択しVc0として電力変
換器1に出力する。
の出力の電動機2の入力電流ベクトルiが零またはそれ
に近い微少の大きさの直流となるような電圧指令Vc2
を出力する。
号S1が1の時の任意の2つの時点において電圧検出手
段15の出力の電圧ベクトルvを入力し,それらをV
1,V2とし,V1とV2の位相差をV1検出時点から
V2検出時点までの経過時間で除することにより回転子
の磁束の回転角周波数ω0を求め,V1またはV2の大
きさ,またはV1とV2の大きさの平均値を前記回転角
周波数で除することにより回転子の磁束の大きさφ0を
求め,V2の位相より90度だけ前記回転角周波数と逆
の方向に回転させた位相θ0を求め,前記ω0,φ0,
θ0を出力する。
S2が1になった時に,第1磁束推定手段の出力のω0
を図3における加減速度制限器3の初期値とし,第1磁
束推定手段の出力のθ0から90度位相を進ませた値を
図3における積分器5の初期値とする。
S2が1になった時に,第1磁束推定手段の出力のφ
0,θ0を図4における磁束演算器13の初期値とす
る。
S2が1になった時に,第1磁束推定手段の出力のθ0
を図5における積分器25の初期値とする。
省略する。電圧積分手段56は,電圧検出手段15の出
力の電圧ベクトルvを入力して時間積分して電圧積分ベ
クトルFとして出力する。
号S1が1の時の任意の3つの時点において前記電圧積
分手段56の出力の電圧積分ベクトルFを入力し,それ
らをF1,F2,F3とし,F1,F2,F3を通る円
の中心F0を求め,F1−F0とF3−F0との位相差
をF1検出時点からF3検出時点までの時間で除するこ
とにより回転子の磁束の回転角周波数ω0を求め,F3
−F0の位相をF3検出時点の回転子の磁束の位相θ0
とし,F3−F0の大きさをF3検出時点の回転子の磁
束の大きさφ0として出力する。
S2が1になった時に,第2磁束推定手段の出力のω0
を図3における加減速度制限器3の初期値とし,第2磁
束推定手段の出力のθ0から90度位相を進ませた値を
図3における積分器5の初期値とする。
S2が1になった時に,第2磁束推定手段の出力のφ
0,θ0を図4における磁束演算器13の初期値とす
る。
S2が1になった時に,第2磁束推定手段の出力のθ0
を図5における積分器25の初期値とする。
束推定手段57において磁束の大きさと位相と回転角周
波数が求めることができる理由を述べる。交流電動機は
一般的に v=R1・i+L・P(i)+P(φx) (1) で表される。ここでR1は一次の巻線抵抗,Lは漏れイ
ンダクタンス,vは入力電圧ベクトル,iは入力電流ベ
クトル,φxは二次磁束ベクトル,P()は時間微分を
表す。微少電流制御手段53で入力電流ベクトルiは,
零またはそれに近い微少の大きさの直流となるので,式
(1)の右辺の第1項と第2項は無視できる。また二次
磁束ベクトルがω0の角周波数で回転しているとする
と,φx=φ0・EXP(j・ω0・t)と表すことが
できる。ここでφ0は二次磁束ベクトルの大きさ,EX
P()は指数関数を表し,tは時間,jは虚数単位を表
している。すると式(1)は,φ0が一定ならば v=j・ω0・φ0・EXP(j・ω0・t) (2) と書き直すことができる。式(2)より,入力電圧ベク
トルvは,二次磁束ベクトルより90度位相が進んでお
り,その大きさはω0・φ0であり,その回転角周波数
はω0となることが分かる。よって第1磁束推定手段5
3の方法で,φ0,ω0,θ0を求めることが可能とな
る。
と第2項を無視して両辺を積分すると, 積分(v)=φ0・EXP(j・ω0・t)+F0 (3) となる。積分(v)は,入力電圧ベクトルvを時間積分
することであり,電圧積分手段56の出力の電圧積分ベ
クトルFと同じものである。F0は積分の初期値であ
る。式(3)より,電圧積分ベクトルFは,中心がF0
で大きさがφ0で角周波数ω0で回転するベクトルとな
ることが分かる。よって第2磁束推定手段57の前記3
つの電圧積分ベクトルF1,F2,F3はF0を中心と
した円を通ることになり,第2磁束推定手段57の方法
で,φ0,ω0,θ0を求めることが可能となることが
分かる。
数値の初期値を適切な値に設定する事ができるので,制
御装置の始動直後における急減速や過電流や制御精度悪
化などの様々な過渡現象を抑制することができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 誘導電動機や同期電動機等の交流電動機
に電力を供給する電力変換器を制御する交流電動機制御
装置において,前記交流電動機に電力を供給し始めてか
らの微少時間は,前記交流電動機の入力電流が零となる
ように前記電力変換器を制御する微少電流制御手段と,
前記微少期間において前記交流電動機の入力の電圧ベク
トルを検出または推定する電圧検出手段と,前記電圧検
出手段の出力の電圧ベクトルより前記電動機の回転子の
磁束の大きさと位相と回転角周波数を推定演算する第1
磁束推定手段を具備する事を特徴とする交流電動機制御
装置。 - 【請求項2】 誘導電動機や同期電動機等の交流電動機
に電力を供給する電力変換器を制御する交流電動機制御
装置において,前記交流電動機に電力を供給し始めてか
らの微少時間は,前記交流電動機の入力電流が零となる
ように前記電力変換器を制御する微少電流制御手段と,
前記微少期間において前記電圧検出手段の出力の電圧ベ
クトルを時間積分演算する電圧積分手段と,該電圧積分
手段の出力の電圧積分ベクトルより前記交流電動機の回
転子の磁束の大きさと位相と回転角周波数を推定演算す
る第2磁束推定手段とを具備する事を特徴とする交流電
動機制御装置。 - 【請求項3】 前記微少期間内の任意の2つの時点の前
記電圧検出手段の出力の電圧ベクトルをV1,V2と
し,V1とV2の位相差を前記V1検出時点からV2検
出時点までの経過時間で除することにより二次側の磁束
の回転角周波数を求め,V1またはV2の大きさ,また
はV1とV2の大きさの平均値を前記回転角周波数で除
することにより回転子の磁束の大きさを求め,V2の位
相より90度だけ前記回転角周波数と逆の方向に回転さ
せた位相をV2の時点の回転子の磁束の位相とする第1
磁束推定手段を具備することを特徴とする請求項1記載
の交流電動機制御装置。 - 【請求項4】 前記微少期間内の任意の3つの時点の前
記電圧積分手段の出力の電圧積分ベクトルをF1,F
2,F3とし,F1,F2,F3を通る円の中心F0を
求め,F1−F0とF3−F0との位相差をF1検出時
点からF3検出時点までの時間で除することにより回転
子の磁束の回転角周波数を求め,F3−F0の位相をF
3検出時点の回転子の磁束の位相とし,F3−F0の大
きさをF3検出時点の回転子の磁束の大きさとする第2
磁束推定手段を具備することを特徴とする請求項2記載
の交流電動機制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36483197A JP3508982B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 交流電動機制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP36483197A JP3508982B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 交流電動機制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11187695A JPH11187695A (ja) | 1999-07-09 |
JP3508982B2 true JP3508982B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=18482772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP36483197A Expired - Lifetime JP3508982B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 交流電動機制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3508982B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11223313B2 (en) | 2016-09-05 | 2022-01-11 | Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation | Inverter control device and motor drive system |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000156497A (ja) * | 1998-11-20 | 2000-06-06 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP4777051B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2011-09-21 | 三菱電機株式会社 | 交流電動機の制御装置 |
US9281772B2 (en) * | 2014-06-26 | 2016-03-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Controller for power converter |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP36483197A patent/JP3508982B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11223313B2 (en) | 2016-09-05 | 2022-01-11 | Toshiba Infrastructure Systems & Solutions Corporation | Inverter control device and motor drive system |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11187695A (ja) | 1999-07-09 |
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