JPH01122383A - 誘導電動機のベクトル制御パラメータ適応制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、誘導電動機のベクトル制御に関し。

特に、ノヤラメータ変動を補償するための・ぐラメータ
適応制御装置に関する。

［従来の技術３ 従来から、誘導電動機のベクトル制御には２周知のよう
に、すべり周波数制御形ベクトル制御が採用されている
が、この制御では、設定誤差や電動機の温度上昇による
・母うメータ変動が制御特性を悪化させる欠点があった
。ここで、ノクラメータとしては、１次巻線抵抗や２次
巻線抵抗などがある。

この・母うメータ、変動を補償するため、従来、電動機
にサーミスタ等の温度検出器を設け、この温度検出器か
らの温度情報によりパラメータ変動を補償する方法と、
状態推定を行う方法とが行われている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者の方法では１回転子に温度検出器を
埋め込めないため２．その取付位置によって検出され之
温度清報の精度にバラツキが発生し。

またその保守にも非常に手間が掛かるという欠点がある
。

一方、後者の方法の１つとして、％公昭６０−４７８３
９号公報に開示されているような、磁気エネルギモデル
による方法が知られている。この方法は、電動機端子電
圧を測定し２時間積分した後。

電流に比例する漏れ磁束を除去して磁束を演算する方法
である。しかしながら、電動機端子電圧は方形波状の電
圧であるｔめ、正確な電動機端子電圧を測定することが
難しく、検出波形の忠実度。

検出遅れなどにより検出された磁束の精度に問題がある
。

本発明の目的は、誘導電動機の１次巻線抵抗や２次巻線
抵抗などの・ぐラメータをキャンセルし。

ロバスト性（外乱に対する頑強さ）をもった高精度のト
ルク制御を実現できる誘導電動機のベクトル制御パラメ
ータ適応制御装置全提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明による誘導電動機のベクトル制御パラメータ適応
制御装置は、誘導電動機の１次電流を検出し、検出され
た１次電流信号を発生する検出手段と、該検出された１
次電流信号をｄｑ変換し。

ｄｑ変換された電流信号を発生する変換手段と。

該ｄｑ変換された電流信号を時間積分し２時間積分され
た電流信号を発生する積分手段と、該時間積分された電
流信号と電圧指令値とから磁束コエネルギを演算し、磁
束コエネルギ信号を発生する演算手段とを有し、１次巻
線抵抗の変動による影響を除去し、前記磁束コエネルギ
信号と磁束指令値とから２次巻線抵抗の変動に係わる磁
束補正項を演算し、２次巻線抵抗の変動による影響を除
去するようにしたことを特徴とする。

ここで、ｄｑ変換とは１回転している座標系を直交した
静止座標系に変換することをいう。また。

コニネルｅ　（Ｃｏ−Ｅｎｅｒｇｙ　）とは、エネルギ
ではなく、その全関数としての余エネルギのことをいう
。

［作用コ 本発明では、検出量としては、はぼ正弦波状の１次１！
流であるので、はぼ正確な誘導電動機の１次電流を検出
することができる。また９本発明は。

エネルギ法と同様に１本質的に１次巻線抵抗による電圧
降下分を含まないので、低周波まで精度良く磁束補正項
を演算できる。

「実施例」 以下２本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

１次電圧■８は、ｄ軸（直軸）の１次電圧■ｄｓとｑ軸
（ｄ軸と９０’電気的にずれた軸：横軸）の１次電圧ｖ
９．によって次の式によって定義される。

Ｖ！１　＝　”ｄｓ　＋　ｊ　”Ｑ３　　　　　　　　
（１）ここに、ｊは虚数（メ：τ）である。

１次電流、１次巻線抵抗、１次角周波数、全漏れインダ
クタンス、１次巻線と２次巻線の相互インダクタンス、
２次巻線自己インダクタンス、及び２次磁束を、それぞ
れ＋　Ｉｓ　＋　Ｒ，ｌｒωｏ　ｌ　ｔＩＭ、Ｌ、及び
Ｑｒとすると、１次電圧■は。

ｖ３＝　Ｒ，ｉ８＋　ｊωｏｔ１３＋ｊωｏ（Ｍ／Ｌｒ
Ｍ＋、　　（２）と表される。ここで、ｄ軸の１次電流
、ｑ軸の１次電流を、それぞれｉ　、ｉ　とすると、１
次電ｄｓ　　　ｑｓ 流ｊは。

’ｓ　”　’ｄｓ　”　ｊへ８（３） で定義される。

さて、１次電流ｊ３は、正弦波で、かつ定常時を対象と
すると、１次電流１　の時間積分を２次の式％式％ 第（２）式で表される１次電圧ｖＳより、１次巻線抵抗
Ｒ８１全漏れインダクタンスｔの項を、それぞれ１次巻
線抵抗指令値Ｒ＊、全漏れインダクタンス指令値Ｌ＊を
用いて消去した１次電圧偏差値Ｖ′は。

以下余白 ■３′＝ΔＲ３１９＋　ｊω０Δｔ１３＋ｊωｏ（Ｍ／
Ｌ、）ｑｒ（５）で表される。ここに、ΔＲとｄｔは。

ΔＲ＝Ｒ−Ｒ”　　　　　　　　　　　（５）Ｓ　　　
　Ｓ　　　　　Ｓ Δ１＝ｔ−１”　　　　　　　　　　　　（７）で表さ
れ、それぞれ１次巻線抵抗偏差値、全漏れインダクタン
ス偏差値と呼ばれる。

第（４）及び第（５）式から。

が成立つ。第（８）式において、その第１項は、１次と
は、互いに直交するので、零となる。従って。

１次巻線抵抗偏差値ΔＲ３・、即ち、１次巻線抵抗Ｒ３
の変動による影響は本質的に含まれず、第（８）式は２
次の式に変形される。

ここで、１次電流１ａの２乗は”　ｓ”　（’ｓは１次
電流１　の絶対値、１ｓ＝１輸１）と表され、ｔた。２
次磁束ｆｒと１次電流１３との内積は’　”ｄｓ’で表
される。従って、第（９）式は、更に次の式に変形され
る。

第０１式より、全漏れインダクタンス偏差値Δｔを含む
項（第２項）を精度良く消去すれば、励磁　。

電流の関連した量を１次角周波数の。の周波数と無関係
に算出することができる。実際的には、温度上昇による
ノやラメータ変動は、抵抗成分が大きく。

インダクタンス成分はほとんどないも 尚、磁束エネルギは２周知のように、１次電圧即ち、１
次電圧偏差値ｖ′と１次電流１８の時間積分との積は、
磁束コエネルギと呼ばれる。

また、１次電流ｉ　は、誘導電動機の１次電流の検出値
ｔｄｑ変換することによって得られ、１次’ＪＬ　ＢＥ
　’Ｉｆａ　差１ｆｉｉ　Ｖ　’　Ｉｒｉ　、１　次ｔ
　王権＋　ｆｆｉ　Ｖ　”　＝　”ｒｌ　ｇ　”　＋Ｓ
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　Ｓｊｖ　　＊　（ｖ、ｓ＊はｄ軸の１次電圧
指令値、ｖ９ｑｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｑｓはｑ
軸の１次電王権令値〕を基に演算できる。

第１図を参照すると１本発明の一実施例による誘導電動
機のベクトル制御ｉ？ラメータ適応制御装置は、電流検
出器（図示せず）で検出され比誘導電動機（図示せず）
の１次電流信号（１次Ｕ相電流信号ｉｕ及び１次Ｖ相電
流信号ｉ７）を受ける３相２相変換器１０ｉ有する。３
相２相変換器１０は、１次Ｕ相電流信号ｉ　及び１次Ｖ
相電流信号ｉｖより１次Ｗ相電流信号ｉＷを計算し、こ
れら信号ｉｕ。

ｉｖ及びｉｗｋ　＋後述するように得られる誘導電動機
の回転子の角度信号θ。を参照して、３相２相変換（ｄ
ｑ変換）Ｌ、ｄｑ変換された電流信号。

即ち、ｄ軸の１次電流信号’ｄｓとｑ軸の１次電流ｉ２
発生する。これらｄｑ変換された１次電流ｓ 信号ｉ　及びｉ９ｓは、・母うメータ適応部２ｏに送Ｓ られる。

パラメータ適応部２ｏは、ｄｑ変換された１次電流信号
’ｄｓ及びｉ９．と、１次電王権令値ｖ、を及びＶ　＊
より、磁束コエネルギを算出する磁束コｓ エネルギ演算部２１を有する。

磁束コエネルゼ演算部２１は、ａｑ変換され几を有する
。時間積分され定電流信号ｆ１３・ｄｔは１乗算器２１
２で、１次電王権令値ｖｄｓ＊及びｖ９ｔと乗算され９
乗算器２１２から磁束エネルギ信号ＶＪｉ３ａｔが送出
される。また、１次電流信号稲。

及びｉ　は２乗器２１３にも供給され、２乗器ａ ２１３は１次電流信号ｉ３を２乗し、２乗された１次電
流信号１２＝ｉ　２．．４−ｉ　２を送出する。この２
ｓ　　　　ｄａ　　　　ｑａ 乗された１次電流信号ｉ８′は、増幅器２１４で係数ｔ
（全漏れインダクタンス）と掛算され、増幅器２１４は
掛算された信号ｉｓ’ｔを発生する。減算器２１５ば、
磁束エネルギ信号ｖ３・Ｊｉ、ａｔから掛算され比信号
Ｚ３ｔを減算し、減算された信号、即ち磁束コエネルギ
信号を発生する。ここで、磁束コエネルギ信号は、全漏
れインダクタンス偏差値Δｔが零とすれば、（Ｍ／Ｌ　
、　）　Ｍｓ　ａ　、”に等しい。

一方、ｄ軸の２次磁束指令値φｄｒ”は、増幅器３１で
（１／Ｍ）倍され、増幅器３１は１次電流指令値ｉｄ＊
を発生する。この１次電流指令値ｉｄＩは、ノヤラメー
タ適応部２０に供給される。

パラメータ適応部２０は、更に、磁束コエネルギ信号を
１次電流指令値ｉｄ＊で除算する除算器２２を有する。

減算器２３は、ｄ軸の２次磁束指令値φｄｒ”から除算
器２２の出力信号全減算し、この減算結果を磁束補償項
（全漏れインダクタンス偏差値Δｔが零とすれば１Ｍ１
ｄ＊（１−（Ｍ／Ｌｒ）（稲、　／　ｉｄ＊）’）に等
しい）として発生する。積分器である磁束制御器２４は
、磁束補償項を積分（演算）して、補正係数Δｋｉ発生
する。

除算器３２ば、ｑ軸の１次電流指令値ｉ９３＊　　を１
次電流指令値ｉｄ＊で除算し、その除算結果は増幅器３
３で、（Ｒｒ＊／Ｌｒ＊）倍され、増幅器３３はすべり
角周波数指令値ω９を発生する。このすべり角周波数指
令値ω３′は９乗算器３４で補正係数Δにと掛算され、
この掛算結果とすべり角周波数指令値ω９は加算器３５
で加算され、加算器３５はすべり角周波数信号ω　＝ω
＊（１＋Δｋ）ｋ発生Ｂ　　　　　　　ｓ する。このすべり角周波数信号ωは加算器３６で回転角
周波数ω　と加算され加算器３６は１次角周波数信号ω
　全発生する。この１次角周波数信号ω。

は、積分器３７で積分され、積分器３７は上述した角度
信号θ０を発生する。

又、１次電流指令値ｉｄ＊は界磁フォーシング回路３８
に供給され、界磁フォーシング回路３８は１次電流指令
値ｉｄ＊と（１＋Ｔ、・ｄ／ａ　ｔ　）を掛算し。

ｄ軸の１次電流指令値ｚ　、、ｌ＊を発生する。ここで
。

Ｔ　は２次回路時定数で、２次巻線抵抗、２次巻線自己
インダクタンス全それぞれＲｒ、　ＬｒとするとＬｒ／
Ｒｒに等しい。界磁フォーシング回路３８は界磁の立上
がりや遅れを補償して界磁の予測値を求めるためのもの
である。ｄ、軸の１次電流指令値’ｄｓ”は、伝達関数
Ｇ２（’Ｓ）をもつ補償器３９に入力され、補償器３９
はｄ軸の１次電王権令値ｖ、８＊を発生する。ｑ軸の１
次電流指令値ｉ９８＊は。

伝達関数Ｇ３　（Ｓ）をもつ補償器・ｔｏに入力され。

補償器４０はｑ軸の１次電王権令値ｖ　＊を発生する。

これら１次電王権令値ｖ、３＊及びｙ、Ｂ＊は、２相３
相変換器４１に供給される。２相３相変換器４１は、１
次電王権令値ｖ、３＊及び■９ｓ＊全、角度信号θ。を
参照して、２相３相変換し、２相３相変換された電圧指
令値、即ち、１次Ｕ相電王権令呟Ｖｕ”　、　１次Ｖ相
電王権令直ｖｖ”　、及び１次Ｗ相電流指令値Ｖ＊を発
生する。

これら電流指令値Ｖｕ＊、ｖｖ＊、及びＶ＊は、インバ
ータ（図示せず）を介して、誘導電動機に供給される。

このように、・ぞラメータ適応部２０から出力される補
正係数Δにで２次巻線抵抗Ｒ１に基づくすべり角周波数
信号ω８が補正される。従って２本実施例のベクトル制
御・ぞラメータ適応制御装置により。

３％以内のトルク指令に対するトルク直線性を得ること
が出来る。

尚２本実施例では、誘導電動機のベクトル制御について
述べたが、同期電動機のベクトル制御へも同様に適用で
きる。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように９本発明によれば。

誘導電動機の１次電流を検出し、ａｑ変換した後。

これを時間積分し、これと電圧指令値を基に磁束コニネ
ル−＋″を演算しているので、１次巻線抵抗の変動によ
る影響を除去し、磁束コエネルギと磁束指令とから２次
巻線抵抗と係わる磁束補正項を演算し、２次巻線抵抗の
変動による影響全除去することができる。従って、３％
以内のトルク指令に対するトルク直線性を確保すること
ができるという効果がある。

以下余白

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による誘導電動機のベクトル
制御・ぐラメータ適応制御装置の構成を示すブロック図
である。 １０・・・３相２相変換器、２０・・・パラメータ適応
部、２１・・・磁束コエネルギ演算部、２１１・・・積
分器２１１，２１２・・・乗算器、２１３・・・２乗器
。 ２１４・・・増幅器、２１５・・・減算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、誘導電動機の１次電流を検出し、検出された１次電
   流信号を発生する検出手段と、該検出された１次電流信
   号をｄｑ変換し、ｄｑ変換された電流信号を発生する変
   換手段と、該ｄｑ変換された電流信号を時間積分し、時
   間積分された電流信号を発生する積分手段と、該時間積
   分された電流信号と電圧指令値とから磁束コエネルギを
   演算し、磁束コエネルギ信号を発生する演算手段とを有
   し、１次巻線抵抗の変動による影響を除去し、前記磁束
   コエネルギ信号と磁束指令値とから２次巻線抵抗の変動
   に係わる磁束補正項を演算し、２次巻線抵抗の変動によ
   る影響を除去するようにしたことを特徴とする誘導電動
   機のベクトル制御パラメータ