JP5452333B2 - Induction motor control device and induction motor control method - Google Patents
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Description
本発明は、誘導電動機の制御装置、及び誘導電動機の制御方法に関する。 The present invention relates to an induction motor control device and an induction motor control method.
誘導電動機を制御するための制御装置において、駆動されていないフリーラン状態の誘導電動機を再始動(再び駆動)する場合、電力変換器から誘導電動機へ出力すべき出力電圧と誘導電動機の残留電圧との間で周波数に差があれば、誘導電動機に急激なトルクを発生させることになる。 In a control device for controlling an induction motor, when restarting (driving again) an induction motor that is not driven, the output voltage to be output from the power converter to the induction motor, the residual voltage of the induction motor, and If there is a difference in frequency between the two, an abrupt torque is generated in the induction motor.
そこで、制御装置において、フリーラン状態の誘導電動機の回転周波数を検出する(周波数サーチを行う)。具体的には、制御装置は、電力変換器から誘導電動機へ出力すべき(固定座標系における)出力電流(ベクトル量)をdq軸変換して、回転座標系(d−q座標系)における電流(ベクトル量)を求める。そして、制御装置は、回転座標系における電流を用いた電流制御を行い、その時の出力電圧指令やd軸電流(電流ベクトルのd軸成分)、q軸電流(電流ベクトルのq軸成分)を用いて、誘導電動機の回転周波数を求める。制御装置は、求めた回転周波数に一致するように出力電圧の周波数を決定しその出力電圧を誘導電動機へ出力する。 Therefore, the control device detects the rotation frequency of the induction motor in the free-run state (performs a frequency search). Specifically, the control device dq-axis converts the output current (vector quantity) to be output from the power converter to the induction motor (in the fixed coordinate system), and the current in the rotating coordinate system (dq coordinate system). (Vector quantity) is obtained. The control device performs current control using the current in the rotating coordinate system, and uses the output voltage command, d-axis current (d-axis component of the current vector), and q-axis current (q-axis component of the current vector) at that time. To determine the rotation frequency of the induction motor. The control device determines the frequency of the output voltage so as to match the calculated rotation frequency, and outputs the output voltage to the induction motor.
このとき、フリーラン直後の誘導電動機に所定値以上の残留電圧が残っており、その状態で電力変換器から誘導電動機へ出力電圧が出力された場合に、残留電圧と出力電圧との間で位相及び振幅の差が大きいと、電力変換器に大きな電流(過電流)が流れる。これにより、制御装置は、d軸電流とq軸電流とが急変し周波数サーチの電流制御がうまくいかず、間違った回転周波数を求めてしまう。そこで、誘導電動機の残留電圧を十分に減衰させる必要がある。 At this time, a residual voltage of a predetermined value or more remains in the induction motor immediately after the free run, and when the output voltage is output from the power converter to the induction motor in that state, the phase between the residual voltage and the output voltage If the amplitude difference is large, a large current (overcurrent) flows through the power converter. As a result, the control device suddenly changes the d-axis current and the q-axis current, and the current control of the frequency search is not successful, and the wrong rotation frequency is obtained. Therefore, it is necessary to sufficiently attenuate the residual voltage of the induction motor.
特許文献1には、インバータの瞬停再起動装置において、短時間の停電(瞬停)が発生したことを検知した場合、逆変換器の出力と誘導電動機との間に流れる電流を検出し、外部から与えられた基準電流値と検出された電流値とを比較することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、インバータ内の下アームの全スイッチング素子を同時にオンさせて誘導電動機に流した短絡電流が基準電流値より大きくなったときに同時にオンさせるためのPWM信号の出力を停止し、短絡電流がゼロになった時点で再び同時にオンさせるためのPWM信号の出力を開始するので、残留電圧を充分に減衰させることができるとされている。
In
特許文献2には、インバータ装置において、停電が検出されたとき、インバータ部内の上アームの全トランジスタを同時にオンさせた状態で、インバータ部と誘導電動機との間に流れる短絡電流を検出し、検出した短絡電流の方向を判別することが記載されている。これにより、特許文献2によれば、検出した短絡電流の方向が反転するところが誘導電動機における残留電圧のゼロクロス点になっているとわかるので、残留電圧のゼロクロス点(の位相)を精度よく検出できるとされている。
In
特許文献3には、誘導電動機の制御及び駆動装置において、電源が遮断されたことを検出すると、インバータ回路の片側の全スイッチを同時にオンさせた状態を保って、誘導電動機を流れる短絡電流の周波数を計測することが記載されている。これにより、特許文献3によれば、インバータ回路内のスイッチのオン・オフに基づくノイズの影響のない回転数検出が可能になるとされている。
一方、特許文献1〜3には、電力変換器(電力変換部)に流れる過電流を抑制する際の動作の精度をどのように向上するのかについて記載がない。
On the other hand,
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力変換部に流れる過電流を抑制する際の動作の精度を向上できる誘導電動機の制御装置、及び誘導電動機の制御方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to obtain an induction motor control device and an induction motor control method capable of improving the accuracy of operation when suppressing an overcurrent flowing in a power converter. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる誘導電動機の制御装置は、供給された直流電力を交流電力に変換して誘導電動機へ出力する第1の動作を行う電力変換部と、前記電力変換部と前記誘導電動機との間のノードに流れる電流ベクトルを検出する第1の検出部と、前記第1の検出部により検出された電流ベクトルの大きさと閾値とを比較する比較部と、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値以上であると判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を停止させ、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を再開させるように、前記電力変換部を制御する制御部と、前記電力変換部への前記直流電力の供給停止を検出する第2の検出部と、を備え、前記制御部は、前記直流電力の供給停止が前記第2の検出部により検出された場合、前記誘導電動機の残留電圧を減衰させるための前記電力変換部による第2の動作を開始させるとともに、前記比較部により用いられるべき前記閾値を第1の値から前記第1の値より低い第2の値に変更し、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第2の動作を停止させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a control device for an induction motor according to one aspect of the present invention converts a supplied DC power into an AC power and outputs it to the induction motor. A power conversion unit that performs the operation, a first detection unit that detects a current vector flowing in a node between the power conversion unit and the induction motor, and a magnitude and a threshold value of the current vector detected by the first detection unit And the comparison unit, and when the comparison result by the comparison unit determines that the magnitude of the current vector is greater than or equal to the threshold value, the first operation by the power conversion unit is stopped, and the comparison unit If the magnitude of the current vector from the comparison result of the is determined to be smaller than the threshold value, so as to resume the first operation by the power conversion unit, and a control unit for controlling the power conversion unit, Comprising a second detector for detecting a supply stop of the serial the DC power to the power converter, wherein the control unit, when the supply stop of the direct current power is detected by the second detection unit, wherein A second operation by the power converter for attenuating the residual voltage of the induction motor is started, and the threshold to be used by the comparator is a second value lower than the first value from the first value. change, if the magnitude of the current vector from the comparison result by the comparison unit is determined to be smaller than the threshold value, and wherein the benzalkonium stops the second operation by the power converting unit.
本発明によれば、直流電力の供給停止が第2の検出部により検出された場合、電流ベクトルの大きさを比較するための閾値を直流電力の供給時より低いレベルに設定するので、過電流を抑制するのに十分なレベルまで誘導電動機の残留電圧が減衰したタイミングにおいて、誘導電動機の残留電圧が減衰したと判断することができる。これにより、電力変換部に流れる過電流を抑制する際の動作の精度を向上できる。 According to the present invention, when the supply stop of the DC power is detected by the second detection unit, the threshold for comparing the magnitudes of the current vectors is set to a level lower than that at the time of supplying the DC power. It can be determined that the residual voltage of the induction motor is attenuated at the timing when the residual voltage of the induction motor is attenuated to a level sufficient to suppress the noise. Thereby, the precision of the operation | movement at the time of suppressing the overcurrent which flows into a power converter part can be improved.
以下に、本発明にかかる制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a control device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態.
実施の形態にかかる制御装置100の概略構成について図1及び図2を用いて説明する。
Embodiment.
A schematic configuration of the
図1に示す制御装置100は、モータ(誘導電動機)Mを制御するための装置である。制御装置100は、インバータ回路(電力変換部)2、電流検出器(第1の検出部)3、3相全波回路6、電流比較回路(比較部)5、マイコン1、及び検出器(第2の検出部)7を備える。
A
インバータ回路2には、外部から電源ノードN1を介して直流電力Ec(図2参照)が供給される。インバータ回路2は、供給された直流電力を交流電力(例えば、3相交流電力)に変換してモータMへ出力する(第1の動作)。インバータ回路2は、例えば、3相の電流iu,iv,iwすなわち、電流ベクトル(iu,iv,iw)を生成してモータMへ出力する。
DC power Ec (see FIG. 2) is supplied to the
具体的には、インバータ回路2は、図2に示すように、上アーム2a及び下アーム2bを含む。上アーム2aは、複数のスイッチQR、QS、QTを有する。下アーム2bは、複数のスイッチQU、QV、QWを有する。各スイッチQR、QS、QT、QU、QV、QWは、例えば、バイポーラトランジスタを含む。
Specifically, the
図1に示す電流検出器3は、インバータ回路2からモータMへ出力される3相の電流iu,iv,iwの各振幅を検出する。すなわち、電流検出器3は、インバータ回路2とモータMとの間のノードN2〜N4に流れる電流ベクトル(iu,iv,iw)を検出する。電流検出器3は、検出結果を3相全波回路6へ供給する。
The
3相全波回路6は、電流検出器3で検出した3相の電流iu,iv,iwを全波整流し、その全波整流された電流値を電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさとして電流比較回路5へ出力する。
The three-phase full-
電流比較回路5は、全波整流された電流値を3相全波回路6から受け、電流制限レベル(閾値)をマイコン1から受ける。電流比較回路5は、全波整流された電流値と電流制限レベルとを比較しその比較結果をマイコン1へ出力する。例えば、電流比較回路5は、全波整流された電流値が電流制限レベル以上である場合に、比較結果“1”を出力し、全波整流された電流値が電流制限レベルより小さい場合に、比較結果“0”を出力する。
The current comparison circuit 5 receives a full-wave rectified current value from the three-phase full-
マイコン1は、全波整流された電流値と電流制限レベルとの比較結果を電流比較回路5から受ける。マイコン1は、電流比較回路5による比較結果に応じて、インバータ回路2を制御する。
The
具体的には、マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベル以上であると判断される場合、交流電力の出力動作(第1の動作)を停止させる(PWM出力遮断)ためのPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力をモータMへ出力する動作を停止する。
Specifically, when the
あるいは、マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベルより小さいと判断される場合、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力(例えば、3相交流電力)をモータMへ出力する動作を再開する。例えば、インバータ回路2における各スイッチQR、QS、QT、QU、QV、QWが、図2に実線の矢印で示す3相の電流iu,iv,iwをモータMへ供給するように、所定のタイミングでオン/オフする。
Alternatively, when it is determined from the comparison result by the current comparison circuit 5 that the magnitude of the current vector (i u , i v , i w ) is smaller than the current limit level, the
すなわち、図1に示すマイコン1は、インバータ回路2からモータMへの出力電流が3相全波整流された電流値を常時監視して電流制限レベルを越えたことを検出すると、インバータ回路2からモータMへの交流電力の出力を遮断して、過電流を防いでいる。この機能をH/W電流制限機能と呼ぶ。
That is, when the
検出器7は、電源ノードN1とインバータ回路2との間のノードN5における電圧(又は電流)を検出することにより、インバータ回路2への直流電力の供給停止(停電の発生)及びインバータ回路2への直流電力の供給復帰(停電の終了)を検出する。また、検出器7は、その検出結果をマイコン1へ供給する。これに応じて、マイコン1は、インバータ回路2への直流電力の供給停止を認識する。
The detector 7 detects the voltage (or current) at the node N5 between the power supply node N1 and the
次に、インバータ回路2への直流電力の供給が停止された場合、すなわち停電が発生した場合における制御装置100の動作について図3を用いて説明する。
Next, the operation of the
タイミングt1において、マイコン1は、停電の発生の検出結果を検出器7から受けると、停電の発生に伴う制御を行う。すなわち、マイコン1は、停電の発生が検出器7により検出された場合、モータMの残留電圧を減衰させるための動作(第2の動作)を開始させるためのPWM指令CM2をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、モータMの残留電圧を減衰させるための動作を開始する。
At timing t1, when the
具体的には、インバータ回路2は、上アーム及び下アームのいずれか一方における複数のスイッチを同時にオンさせる。例えば、インバータ回路2における下アーム2b内の各スイッチQU、QV、QWが、図2に破線の矢印で示す短絡電流をモータMに流すように、同時にオンする。
Specifically, the
また、マイコン1は、停電の発生が検出器7により検出された場合、電流比較回路5による比較動作に用いられるべき電流制限レベルをIth1(第1の値)からIth2(第2の値)に変更する。Ith2は、Ith1より低くゼロより高い値である。これにより、電流比較回路5は、停電の発生する直前(タイミングt1の直前)まで、全波整流された電流値がIth1以上であるか否かを比較し、停電の発生した後(タイミングt1〜t2の期間)、全波整流された電流値がIth2以上であるか否かを比較する。
Further, when the occurrence of a power failure is detected by the detector 7, the
マイコン1は、停電の発生した後において、電流比較回路5による比較結果から電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベルIth2以上であると判断される場合、停電の発生する直前までと同様に、交流電力の出力動作(第1の動作)を停止させるためのPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力をモータMへ出力する動作を停止する。
If the
このとき、モータMは、フリーラン状態となっているが、残留電圧を有しているので、図2に破線の矢印で示す短絡電流がノードN2〜N4を介して流れる。図1に示す電流検出器3は、ノードN2〜N4を介して流れるこの短絡電流(電流ベクトル)を検出し、その検出結果を3相全波回路6経由で電流比較回路5へ供給する。電流比較回路5は、短絡電流(電流ベクトルの大きさ)と電流制限レベルIth2とを比較し、その比較結果をマイコン1へ供給する。
At this time, the motor M is in a free-running state, but has a residual voltage, so that a short-circuit current indicated by a broken-line arrow in FIG. 2 flows through the nodes N2 to N4. The
マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から短絡電流(電流ベクトルの大きさ)が電流制限レベルIth2以上であると判断される場合、交流電力の出力動作(第1の動作)を停止させる(PWM出力遮断)ためのPWM指令CM1を引き続きインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力をモータMへ出力する動作を引き続き停止している。このとき、ノードN2〜N4を介して流れる短絡電流がモータM内の損失により低減していくとともにモータMの残留電圧も減衰していく。
When it is determined from the comparison result by the current comparison circuit 5 that the short-circuit current (the magnitude of the current vector) is equal to or higher than the current limit level Ith2, the
タイミングt2において、マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から短絡電流(電流ベクトルの大きさ)が電流制限レベルIth2より小さいと判断されると、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1を生成するための待機状態になる。すなわち、マイコン1は、交流電力の出力を再開させるPWM指令CM1をモータMへ出力するための準備(PWM出力遮断解除準備)を行う。
At timing t2, when the
また、マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から短絡電流(電流ベクトルの大きさ)が電流制限レベルIth2より小さいと判断される場合、モータMの残留電圧を減衰させるための動作(第2の動作)を停止させるためのPWM指令CM2をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、モータMの残留電圧を減衰させるための動作を停止する。
On the other hand, when it is determined from the comparison result by the current comparison circuit 5 that the short circuit current (the magnitude of the current vector) is smaller than the current limit level Ith2, the
具体的には、インバータ回路2は、上アーム及び下アームのいずれか一方におけるオンしていた複数のスイッチをいずれもオフさせる。例えば、インバータ回路2における下アーム2b内のオンしていた各スイッチQU、QV、QWが、いずれもオフする。
Specifically, the
さらに、マイコン1は、停電の終了の検出結果を検出器7から受けると、停電の終了に伴う制御を行う。
Furthermore, when the
タイミングt3において、マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から短絡電流(電流ベクトルの大きさ)が電流制限レベルIth2より小さいと判断され、かつ、停電の終了が検出器7により検出されると、電流検出器3により検出された短絡電流(電流ベクトルからモータMの残留電圧の周波数を求める(周波数サーチを実行する)。それとともに、マイコン1は、電流比較回路5により用いられるべき電流制限レベルをIth2(第2の値)からIth1(第1の値)に戻す。これにより、電流比較回路5は、全波整流された電流値がIth1以上であるか否かを比較する状態に戻る。
At timing t3, the
そして、マイコン1は、モータMへ出力すべき交流電力の周波数が上記の求めたモータMの残留電圧の周波数に一致するように、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1を生成する。マイコン1は、生成したPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する(PWM出力遮断解除実行)。これにより、インバータ回路2は、交流電力(例えば、3相交流電力)をモータMへ出力する動作を再開する。例えば、インバータ回路2における各スイッチQR、QS、QT、QU、QV、QWが、図2に実線の矢印で示す3相の電流iu,iv,iwをモータMへ供給するように、所定のタイミングでオン/オフする(PWMスイッチングを行う)。
Then, the
次に、制御装置100における動作の流れについて図4を用いて説明する。
Next, an operation flow in the
ステップST1では、マイコン1が、瞬時停電における再始動設定があり、かつ、瞬時停電が発生したか否かを判断する。マイコン1は、検出器7から停電の発生の検出結果を受け取った場合、瞬時停電が発生したと判断し、検出器7から停電の発生の検出結果を受け取っていない場合、瞬時停電が発生していないと判断する。マイコン1は、再始動設定がありかつ停電が発生した場合(ST1でYES)、処理をST2へ進め、再始動設定がない又は停電が発生していない場合(ST1でNO)、処理をST4へ進める。
In step ST1, the
ステップST2では、マイコン1が、モータMの残留電圧を減衰させるための動作(第2の動作)を開始させるためのPWM指令CM2をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、モータMの残留電圧を減衰させるための動作を開始する。
In step ST2, the
具体的には、インバータ回路2は、上アーム及び下アームのいずれか一方における複数のスイッチを同時にオンさせる。例えば、インバータ回路2における下アーム2b内の各スイッチQU、QV、QWが、図2に破線の矢印で示す短絡電流をモータMに流すように、同時にオンする。
Specifically, the
ここで、前述のようにインバータ回路2の下アーム(または上アーム)3相を同時にONさせる目的は、図2に示すような閉回路を形成してモータMの残留電圧によって短絡電流が流れるようにするためである。
Here, as described above, the purpose of simultaneously turning on the lower arm (or upper arm) three phases of the
ステップST3では、マイコン1が、電流比較回路5による比較動作に用いられるべき電流制限レベルをIth1(第1の値)からIth2(第2の値)に変更する。Ith2は、Ith1より低くゼロより高い値である。これにより、電流比較回路5は、全波整流された電流値がIth2以上であるか否かを比較するようになる。
In step ST3, the
ステップST4では、電流比較回路5が、全波整流された電流値を3相全波回路6から受け、電流制限レベル(閾値)をマイコン1から受ける。電流比較回路5は、全波整流された電流値と電流制限レベルとを比較しその比較結果をマイコン1へ出力する。マイコン1は、全波整流された電流値と電流制限レベルとの比較結果を電流比較回路5から受ける。マイコン1は、電流比較回路5による比較結果から検出された電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベル以上であるか否かを判断する。
In step ST4, the current comparison circuit 5 receives the full-wave rectified current value from the three-phase full-
ここで、ST1でNOだった場合、電流制限レベルはIth1(第1の値)になっており、ST1でYESだった場合、電流制限レベルはIth1より小さいIth2(第2の値)になっている。 Here, if NO in ST1, the current limit level is Ith1 (first value). If YES in ST1, the current limit level is Ith2 (second value) smaller than Ith1. Yes.
マイコン1は、検出された電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベル以上である場合(ST4でYES)、処理をST5へ進め、検出された電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさが電流制限レベルより小さい場合(ST4でNO)、処理をST6へ進める。
If the magnitude of the detected current vector (i u , i v , i w ) is equal to or greater than the current limit level (YES in ST4), the
ステップST5では、マイコン1が、交流電力の出力動作(第1の動作)を停止させる(PWM出力遮断)ためのPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力をモータMへ出力する動作を停止する。
In step ST5, the
ステップST6では、マイコン1が、ST1でNOだった場合、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、交流電力(例えば、3相交流電力)をモータMへ出力する動作を再開する。例えば、インバータ回路2における各スイッチQR、QS、QT、QU、QV、QWが、図2に実線の矢印で示す3相の電流iu,iv,iwをモータMへ供給するように、所定のタイミングでオン/オフする。
In step ST <b> 6, if NO in ST <b> 1, the
あるいは、マイコン1は、ST1でYESだった場合、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1を生成するための待機状態になる。すなわち、マイコン1は、交流電力の出力を再開させるPWM指令CM1をモータMへ出力するための準備(PWM出力遮断解除準備)を行う。
Alternatively, if YES in ST1, the
ステップST7では、マイコン1が、ST1でNOだった場合、処理をST8へ進める。
In step ST7, if the
あるいは、マイコン1は、ST1でYESだった場合、モータMの残留電圧を減衰させるための動作(第2の動作)を停止させるためのPWM指令CM2をインバータ回路2へ供給する。これにより、インバータ回路2は、モータMの残留電圧を減衰させるための動作を停止する。
Alternatively, the
具体的には、インバータ回路2は、上アーム及び下アームのいずれか一方におけるオンしていた複数のスイッチをいずれもオフさせる。例えば、インバータ回路2における下アーム2b内のオンしていた各スイッチQU、QV、QWが、いずれもオフする。
Specifically, the
ステップST8では、マイコン1が、瞬時停電における再始動設定があり、かつ、瞬時停電が発生したか否かを判断する。マイコン1は、再始動設定がありかつ停電が発生した場合(ST8でYES)、処理をST9へ進め、再始動設定がない又は停電が発生していない場合(ST8でNO)、処理を終了する。
In step ST8, the
ステップST9では、マイコン1が、電流比較回路5による比較結果から短絡電流(電流ベクトルの大きさ)が電流制限レベルIth2より小さいと判断され、かつ、停電の終了が検出器7により検出されると、電流検出器3により検出された短絡電流(電流ベクトルからモータMの残留電圧の周波数を求める(周波数サーチを実行する)。
In step ST9, when the
ステップST10では、マイコン1が、電流比較回路5により用いられるべき電流制限レベルをIth2(第2の値)からIth1(第1の値)に戻す。これにより、電流比較回路5は、全波整流された電流値がIth1以上であるか否かを比較する状態に戻る。
In step ST10, the
ステップST11では、マイコン1が、モータMへ出力すべき交流電力の周波数が上記の求めたモータMの残留電圧の周波数に一致するように、交流電力の出力(第1の動作)を再開させる(PWM出力遮断解除)ためのPWM指令CM1を生成する。マイコン1は、生成したPWM指令CM1をインバータ回路2へ供給する(PWM出力遮断解除実行)。これにより、インバータ回路2は、交流電力(例えば、3相交流電力)をモータMへ出力する動作を再開する。例えば、インバータ回路2における各スイッチQR、QS、QT、QU、QV、QWが、図2に実線の矢印で示す3相の電流iu,iv,iwをモータMへ供給するように、所定のタイミングでオン/オフする(PWMスイッチングを行う)。
In step ST11, the
ここで、仮に、図3に1点鎖線で示すように、停電の発生が検出器7により検出されても、電流制限レベルをIth1と同等の値Ith101に維持する場合について考える。この場合、過電流を抑制するのに十分なレベルまでモータMの残留電圧が減衰していないタイミングt102において、モータMの残留電圧が減衰したものと判断されてしまう。その状態でインバータ回路2からモータMへ出力電圧が出力された場合に、残留電圧と出力電圧との間で位相及び振幅の差が大きいと、インバータ回路2に大きな電流(過電流)が流れる。これにより、制御装置100は、d軸電流とq軸電流とが急変し周波数サーチの電流制御がうまくいかず、間違った回転周波数を求めてしまう。
Here, suppose that the current limit level is maintained at a value Ith101 equivalent to Ith1 even if the occurrence of a power failure is detected by the detector 7, as indicated by a one-dot chain line in FIG. In this case, it is determined that the residual voltage of the motor M is attenuated at timing t102 when the residual voltage of the motor M is not attenuated to a level sufficient to suppress the overcurrent. In this state, when an output voltage is output from the
それに対して、実施の形態では、図3に破線で示すように、瞬時停電後、残留電圧を検出中の電流制限レベルをIth1からIth2へ下げることにより、H/W電流制限機能を電力供給時より低いレベルで動作させ、過大な電流が流れない状態で短絡電流の減衰(残留電圧の減衰)を検出する。すなわち、3相電流を全波整流した電流と電流制限レベルとを比較し、電流制限レベル以上の場合に、出力電圧を遮断するH/W電流制限機能を用いて、モータのフリーラン中に下アーム(または上アーム)3相を同時ONする。そして、モータの残留電圧が減衰したと判断すると、出力遮断を解除して周波数サーチを開始する。これにより、過電流を抑制するのに十分なレベルまでモータMの残留電圧が減衰したタイミングt2において、モータMの残留電圧が減衰したと判断することができる。したがって、停電の発生後において、インバータ回路に流れる過電流を抑制する際の精度を向上できる。この結果、残留電圧が減衰した状態で周波数サーチを実施するため、モータの残留電圧について正確な回転周波数を求めることが可能となり、その正確な回転周波数に一致するように決定された周波数を有する交流電力をモータへ出力してモータを滑らかに再始動することができる。すなわち、安全に再始動動作を行い、運転を継続することのできるモータの制御装置を提供することができる。 On the other hand, in the embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 3, the H / W current limiting function is supplied when power is supplied by lowering the current limiting level during detection of the residual voltage from Ith1 to Ith2 after an instantaneous power failure. Operate at a lower level and detect short circuit current decay (residual voltage decay) without excessive current flow. In other words, the full-wave rectified current of the three-phase current is compared with the current limit level, and if the current limit level is exceeded, the H / W current limit function is used to shut down the output voltage. Simultaneously turn on the three phases of the arm (or upper arm). When it is determined that the residual voltage of the motor is attenuated, the output cut-off is canceled and the frequency search is started. Accordingly, it can be determined that the residual voltage of the motor M has attenuated at the timing t2 when the residual voltage of the motor M has attenuated to a level sufficient to suppress the overcurrent. Therefore, it is possible to improve the accuracy when suppressing the overcurrent flowing through the inverter circuit after the occurrence of a power failure. As a result, since the frequency search is performed in a state where the residual voltage is attenuated, it is possible to obtain an accurate rotational frequency for the residual voltage of the motor, and an alternating current having a frequency determined to match the accurate rotational frequency. Electric power can be output to the motor to smoothly restart the motor. That is, it is possible to provide a motor control device that can safely restart and continue operation.
あるいは、仮に、図3に2点鎖線で示すように、停電の発生前、又は電力供給状態に復帰後においても、電流制限レベルをIth2と同等の値Ith102に維持する場合について考える。この場合、インバータ回路2に過電流が流れていないにも関わらず、インバータ回路2がモータMを所定の条件で駆動するための交流電力をモータMへ出力している状態で常にインバータ回路に過電流が流れていると判断されてしまう。これにより、停電の発生前、又は電力供給状態に復帰後において、正確な過電流の抑制動作を行えない。
Alternatively, suppose that the current limit level is maintained at a value Ith102 equivalent to Ith2 even before the occurrence of a power failure or after returning to the power supply state, as indicated by a two-dot chain line in FIG. In this case, in spite of no overcurrent flowing through the
それに対して、実施の形態では、図3に破線で示すように、停電の発生前において、電流制限レベルをIth1にしているとともに、電力供給状態に復帰後に、電流制限レベルをIth2からIth1に戻している。これにより、H/W電流制限機能を電力供給状態に適したレベルで動作させ、インバータ回路2に過大な電流が流れない状態で、モータMの駆動を行うことができる。これにより、停電の発生前、又は通常動作に復帰後において、正確な過電流の抑制動作を行うことができる。すなわち、停電の発生前、又は電力供給状態に復帰後において、インバータ回路に流れる過電流を抑制する際の精度を向上できる。
In contrast, in the embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 3, the current limit level is set to Ith1 before the occurrence of a power failure, and the current limit level is returned from Ith2 to Ith1 after returning to the power supply state. ing. Thereby, the H / W current limiting function is operated at a level suitable for the power supply state, and the motor M can be driven in a state where no excessive current flows in the
あるいは、仮に、停電の発生が検出された後に、インバータ回路2とモータMとの間のノードN2〜N4に流れる電流ベクトル(iu,iv,iw)を検出しない場合を考える。この場合、モータMの残留電圧が自然にゼロまで減衰するために要する予想時間にマージンを加えた時間を、周波数サーチ開始までの待ち時間として設定することになる。この場合、必要以上に長い待ち時間が設定されるので、その間にモータMのフリーラン速度がゼロ近傍まで落ちてしまい、再始動して元の周波数に戻るまで時間がかかってしまう。
Alternatively, suppose that the current vector (i u , i v , i w ) flowing in the nodes N2 to N4 between the
それに対して、実施の形態では、停電の発生が検出された後に、インバータ回路2とモータMとの間のノードN2〜N4に流れる電流ベクトル(iu,iv,iw)を検出し、その検出した電流ベクトル(iu,iv,iw)の大きさと電流制限レベルIth2とを比較する。そして、モータMの残留電圧がゼロより大きくかつ過電流を抑制するのに十分なレベルまでモータMの残留電圧が減衰したタイミングt2において、モータMの残留電圧が減衰したと判断することができる。したがって、過電流を抑制するのに十分な範囲で周波数サーチ開始までの待ち時間を短縮でき、モータMのフリーラン速度がゼロ近傍まで落ちないうちにモータMを再始動することができる。
On the other hand, in the embodiment, after the occurrence of a power failure is detected, a current vector (i u , i v , i w ) flowing in the nodes N2 to N4 between the
以上のように、本発明にかかる誘導電動機の制御装置は、フリーラン状態の誘導電動機を再始動する場合の制御に有用である。 As described above, the induction motor control device according to the present invention is useful for control when restarting an induction motor in a free-run state.
1 マイコン
2 インバータ回路
2a 上アーム
2b 下アーム
3 電流検出器
5 電流比較回路
6 3相全波回路
7 検出器
100 制御装置
M モータ
QR、QS、QT、QU、QV、QW スイッチ
1
Claims (4)
前記電力変換部と前記誘導電動機との間のノードに流れる電流ベクトルを検出する第1の検出部と、
前記第1の検出部により検出された電流ベクトルの大きさと閾値とを比較する比較部と、
前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値以上であると判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を停止させ、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を再開させるように、前記電力変換部を制御する制御部と、
前記電力変換部への前記直流電力の供給停止を検出する第2の検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記直流電力の供給停止が前記第2の検出部により検出された場合、前記誘導電動機の残留電圧を減衰させるための前記電力変換部による第2の動作を開始させるとともに、前記比較部により用いられるべき前記閾値を第1の値から前記第1の値より低い第2の値に変更し、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第2の動作を停止させる
ことを特徴とする誘導電動機の制御装置。 A power converter that performs a first operation of converting supplied DC power into AC power and outputting the AC power to the induction motor;
A first detection unit for detecting a current vector flowing in a node between the power conversion unit and the induction motor;
A comparison unit that compares the magnitude of the current vector detected by the first detection unit with a threshold;
When it is determined from the comparison result by the comparison unit that the magnitude of the current vector is greater than or equal to the threshold value, the first operation by the power conversion unit is stopped, and the current vector is calculated based on the comparison result by the comparison unit. When it is determined that the size is smaller than the threshold value, a control unit that controls the power conversion unit to resume the first operation by the power conversion unit;
A second detection unit that detects a supply stop of the DC power to the power conversion unit;
With
The control unit starts a second operation by the power conversion unit for attenuating the residual voltage of the induction motor when the supply stop of the DC power is detected by the second detection unit, and The threshold value to be used by the comparison unit is changed from a first value to a second value lower than the first value, and the magnitude of the current vector is determined to be smaller than the threshold value from the comparison result by the comparison unit. In the case, the induction motor control device is characterized in that the second operation by the power converter is stopped.
前記第2の動作は、前記上アーム及び前記下アームのいずれか一方における前記複数のスイッチを同時にオンさせる動作である
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導電動機の制御装置。 The power conversion unit includes an upper arm and a lower arm each having a plurality of switches,
The induction motor control device according to claim 1 , wherein the second operation is an operation of simultaneously turning on the plurality of switches in one of the upper arm and the lower arm.
前記制御部は、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断され、かつ、前記電力変換部への前記直流電力の供給復帰が前記第2の検出部により検出された場合、前記第1の検出部により検出された電流ベクトルから前記誘導電動機の残留電圧の周波数を求めるとともに、前記比較部により用いられるべき前記閾値を前記第2の値から前記第1の値に戻し、前記電力変換部による前記第1の動作を再開させる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導電動機の制御装置。 The second detection unit detects supply return of the DC power to the power conversion unit,
The control unit determines from the comparison result by the comparison unit that the magnitude of the current vector is smaller than the threshold value, and the second detection unit detects the return of supply of the DC power to the power conversion unit. If so, the frequency of the residual voltage of the induction motor is obtained from the current vector detected by the first detection unit, and the threshold value to be used by the comparison unit is determined from the second value to the first value. the return, the control apparatus for an induction motor according to claim 1 or 2, characterized in that to resume the first operation by the power converting unit.
前記電力変換部と前記誘導電動機との間のノードに流れる電流ベクトルを検出するステップと、
前記第1の検出部により検出された電流ベクトルの大きさと閾値とを比較するステップと、
前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値以上であると判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を停止させ、前記比較部による比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第1の動作を再開させるように、前記電力変換部を制御するステップと、
前記電力変換部への前記直流電力の供給停止を検出するステップと、
を備え、
前記制御するステップは、
前記直流電力の供給停止を検出するステップで前記直流電力の供給停止が検出された場合、前記誘導電動機の残留電圧を減衰させるための前記電力変換部による第2の動作を開始させるステップと、
前記比較するステップで用いられるべき前記閾値を第1の値から前記第1の値より低い第2の値に変更するステップと、
前記比較するステップでの比較結果から前記電流ベクトルの大きさが前記閾値より小さいと判断される場合、前記電力変換部による前記第2の動作を停止させるステップと、
を含む
ことを特徴とする誘導電動機の制御方法。 In the power conversion unit, performing a first operation of converting the supplied DC power into AC power and outputting the AC power to the induction motor;
Detecting a current vector flowing in a node between the power converter and the induction motor;
Comparing the magnitude of the current vector detected by the first detector with a threshold;
When it is determined from the comparison result by the comparison unit that the magnitude of the current vector is greater than or equal to the threshold value, the first operation by the power conversion unit is stopped, and the current vector is calculated based on the comparison result by the comparison unit. If the magnitude is determined to be smaller than the threshold, controlling the power converter to resume the first operation by the power converter;
Detecting the supply stop of the DC power to the power converter;
With
The controlling step includes
If the DC power supply stop is detected in the step of detecting the DC power supply stop, starting the second operation by the power converter for attenuating the residual voltage of the induction motor;
Changing the threshold to be used in the comparing step from a first value to a second value lower than the first value;
A step of stopping the second operation by the power converter when it is determined from the comparison result in the comparing step that the magnitude of the current vector is smaller than the threshold;
An induction motor control method characterized by comprising:
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