JP3797479B2 - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変電圧可変周波数インバータを介して駆動される誘導電動機の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、可変電圧可変周波数インバータを介して駆動される誘導電動機の制御装置の従来例を示す回路構成図である。
【0003】
図4において、1は後述の制御装置10からの三相の電圧指令vU *,vV *,vW *(交流量)それぞれをPWM演算して内蔵するインバータ主回路を形成するそれぞれの半導体スイッチへのオン・オフ駆動信号に変換し、これらのオン・オフ駆動信号に基づき前記インバータ主回路から三相の交流電圧を発生するインバータ、2はインバータ1により給電される誘導電動機、3はインバータ1から誘導電動機2への電流、すなわち、誘導電動機2の一次電流i1 を検出する電流検出器、10は指令値演算器11と積分器12と座標変換器13と座標変換器14とから形成され、インバータ1を介して駆動される誘導電動機2を可変速制御する制御装置である。
【0004】
この制御装置10において、指令値演算器11では指令される誘導電動機2の一次角周波数設定値ω1 と、この一次角周波数設定値ω1 を積分器12による時間積分演算で得られる位相角設定値θ1 に基づき電流検出器3で検出された誘導電動機2の一次電流i1 を座標変換器13による三相−二相変換およびd−q変換して得られるi1d,i1qと、誘導電動機2の電動機定数とからd軸電圧指令値v1d * ,q軸電圧指令値v1q * を演算し、これらの値を座標変換器14へ出力している。また、座標変換器14では前記位相角設定値θ1 に基づき前記d軸電圧指令値v1d * ,q軸電圧指令値v1q * をα−β変換および二相−三相変換して得られる前記電圧指令vU *,vV *,vW *を生成している。
【0005】
上述のインバータ1と制御装置10とによる誘導電動機2の制御方法は、一般的なV/f制御方式に磁束調節機能を付加したものである。
【0006】
V/f制御に磁束調節機能を付加した誘導電動機の制御方法の従来例として、特開昭50−121724号公報,公知文献: A.Abbondanti,“Method of Flux Control in InductionMotors Driven by Variable Frequency,Variable Voltage Supplies”, IEEE−IAS’77 Conferrence Record,p174−p184(1977)などが挙げられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記磁束調節機能を持つV/f制御方式は安価な汎用インバータに用いることができるが、このとき、上述の指令値演算器11における演算動作に誘導電動機2のインダクタンス成分の値が必要となる。インダクタンス成分の値として誘導電動機2の特性データ値からの予め設定した値を用いる場合には、この設定値と実際値との誤差が誘導電動機2の制御特性に影響するという問題がある。
【0008】
上記問題点の解決方法として、例えば、同一出願人による特許第3067681号公報に開示されているように、誘導電動機の制御装置の内部に該電動機のインダクタンス成分を導出する機能を付加し、この導出した値により前記誘導電動機を可変速制御することが行われているが、この開示例の回路では制御装置に交流信号の発生回路や適応同定法に基づく調整回路が必要であり、構成が複雑となって、装置全体が高価になるという難点があった。
【0009】
この発明の目的は、誘導電動機の制御装置に簡単な構成の回路を付加することで該電動機のインダクタンス成分を導出し、この導出した値で誘導電動機を制御する方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この第1の発明は可変電圧可変周波数インバータを介して駆動される誘導電動機の制御方法において、
可変電圧可変周波数インバータからの所定の電圧,周波数の交流電圧を無負荷状態の誘導電動機に該電動機の一次電圧として印加し、前記誘導電動機の一次電流を前記一次電圧と同相の成分と直交する成分とに分解し、前記一次電流の直交する成分と前記一次電圧とに基づき前記誘導電動機のインダクタンス成分を導出し、この導出されたインダクタンス成分を予め設定した比率に基づき前記誘導電動機の励磁インダクタンスと漏れインダクタンスとに分配し、この分配された励磁インダクタンスと漏れインダクタンスとにより前記誘導電動機を可変速制御することを特徴とする。
【0011】
第2の発明は前記第1の発明の誘導電動機の制御方法において、
前記分配された励磁インダクタンス成分と漏れインダクタンスとを記憶し、この記憶された励磁インダクタンス成分と漏れインダクタンスとにより前記誘導電動機を可変速制御することを特徴とする。
【0014】
この発明は、通常の運転動作に先立って、無負荷状態の誘導電動機に一次角周波数が十分に大きい一次電圧を印加することにより、該誘導電動機を無負荷で回転させて、そのときの一次電圧と一次電流とから、簡単な四則演算で近似的にこの誘導電動機のインダクタンス成分が導出するものであり、適応同定法のような複雑な演算を行う必要がないものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施の形態を示す誘導電動機の制御装置の回路構成図であり、図4に示した従来例回路と同一機能を有するものには同一符号を付して、ここではその説明を省略する。
【0016】
すなわち図1に示した制御装置20には積分器12,座標変換器13,座標変換器14の他に、従来の指令値演算器11と後述の如くほぼ同一機能の指令値演算器21と、新たに付加された定数演算器22とを備えている。
【0017】
この指令値演算器21では指令される誘導電動機2の一次角周波数設定値ω1 と、座標変換器13による三相−二相変換およびd−q変換して得られるi1d,i1qと、後述の定数演算器22により導出される誘導電動機2の励磁インダクタンスLm# と漏れインダクタンスLσ# とからd軸電圧指令値v1d * ,q軸電圧指令値v1q * を演算し、これらの値を座標変換器14へ出力している。
【0018】
また、座標変換器14では従来装置と同様に位相角設定値θ1 に基づきd軸電圧指令値v1d * ,q軸電圧指令値v1q * をα−β変換および二相−三相変換して得られる電圧指令vU *,vV *,vW *を生成し、この電圧指令に基づいて誘導電動機2を可変速制御している。
【0019】
図1に示した定数演算器22での演算動作を、図2に示す誘導電動機のT形等価回路図と図3に示すベクトル図とを参照しつつ、以下に説明する。
【0020】
先ず、インバータ1と制御装置20とによる誘導電動機2の通常の運転動作に先立って、図2の誘導電動機2の等価回路に示す如く、無負荷の誘導電動機2にω1 の一次角周波数でv1 の一次電圧をインバータ1から給電することにより、誘導電動機2にi1 の一次電流が流れつつ誘導電動機2が回転している状態にし、この状態での一次電流i1 を図3に示すようにq軸を一次電圧v1 のベクトル方向に設定したときの回転座標系であるd−q座標系に投影し、d軸成分の一次電流i1dを座標変換器13により求める。
【0021】
この一次電流i1dは図2に示す電動機定数に対して、漏れインダクタンスLσと励磁インダクタンスLmとの合計であるインダクタンス成分Lσm=Lσ+Lmとすると、下記式(1)の関係にある。
【0022】
i1d=|v1|
÷[ω1・Lσm{1+R1 2/(ω1・Lσm)2}] …(1)
上記式(1)において、一次角周波数ω1 が十分大きければ、下記式(2)の近似式が成り立つ。
【0023】
i1d≒|v1|/(ω1・Lσm) …(2)
上記式(2)から、下記式(3)が得られる。
【0024】
Lσm=Lσ+Lm
=|v1|/(ω1・i1d) …(3)
従って、定数演算器22ではd軸電圧指令値v1d * ,q軸電圧指令値v1q * を取り込み、このv1d *と、v1q *とから一次電圧v1 の絶対値|v1 |を求め、さらに前記一次角周波数設定値ω1 と一次電流i1dとから、上記式(3)の演算を行い、Lσmを導出している。
【0025】
また、誘導電動機の構造上、漏れインダクタンスLσと励磁インダクタンスLmの合計値である前記Lσmに対する漏れインダクタンスLσの比率はほぼ一定値と見做せるので、この値をKR とすると、前記Lσの近似値Lσ# とLmの近似値Lm# とは下記式(4),式(5)で表される。
【0026】
Lσ#=KR・Lσm …(4)
Lm#=(1−KR)Lσm …(5)
すなわち、定数演算器22では前記式(3)〜(5)の演算を行い、得られたLσ# とLm# を定数演算器22内のメモリ(図示せず)に記憶し、これらの記憶値を漏れインダクタンスLσ# と励磁インダクタンスLm# として、指令値演算器21へ出力している。
【0027】
上述の制御装置20とインバータ1とによる誘導電動機2の制御方法では、V/f制御方式に、実際値に近い値の誘導電動機2の漏れインダクタンスLσ# と励磁インダクタンスLm# とに基づいた磁束調節機能を付加することにより、誘導電動機2を可変速制御する際の制御特性を改善している。
【0028】
【発明の効果】
この発明によれば、従来の制御装置に誘導電動機の電動機定数を導出するための簡単な回路を付加することにより、安価な汎用インバータで制御特性が良好な誘導電動機の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す回路構成図
【図2】図1の動作を説明する誘導電動機の等価回路図
【図3】図1の動作を説明するベクトル図
【図4】従来例を示す回路構成図
【符号の説明】
1…インバータ、2…誘導電動機、3…電流検出器、10…制御装置、11…指令値演算器、12…積分器、13,14…座標変換器、20…制御装置、21…指令値演算器、22…定数演算器。
Claims (2)
- 可変電圧可変周波数インバータを介して駆動される誘導電動機の制御方法において、
可変電圧可変周波数インバータからの所定の電圧,周波数の交流電圧を無負荷状態の誘導電動機に該電動機の一次電圧として印加し、
前記誘導電動機の一次電流を前記一次電圧と同相の成分と直交する成分とに分解し、
前記一次電流の直交する成分と前記一次電圧とに基づき前記誘導電動機のインダクタンス成分を導出し、
この導出されたインダクタンス成分を予め設定した比率に基づき前記誘導電動機の励磁インダクタンスと漏れインダクタンスとに分配し、
この分配された励磁インダクタンスと漏れインダクタンスとにより前記誘導電動機を可変速制御することを特徴とする誘導電動機の制御方法。 - 請求項1に記載の誘導電動機の制御方法において、
前記分配された励磁インダクタンス成分と漏れインダクタンスとを記憶し、
この記憶された励磁インダクタンス成分と漏れインダクタンスとにより前記誘導電動機を可変速制御することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
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