JPH01198292A - 誘導電動機の可変速制御装置 - Google Patents
誘導電動機の可変速制御装置Info
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- JPH01198292A JPH01198292A JP63019594A JP1959488A JPH01198292A JP H01198292 A JPH01198292 A JP H01198292A JP 63019594 A JP63019594 A JP 63019594A JP 1959488 A JP1959488 A JP 1959488A JP H01198292 A JPH01198292 A JP H01198292A
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
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。
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、誘導電動機の可変速制御装置に関する。
従来、高性能な誘導電動機可変速装置の例として、例え
ば第5図の如く速度検出器(PG)5を有し、PWMイ
ンバータ1を電源とし、かつその制御にベクトル制御原
理を応用した制御装置等から成る可変速システムが知ら
れている(例えば「富士時報J Vol、 57. 階
10.1984. P、 609〜615 ” GTO
サイリスタのインバータへの応用”の項参照)。
ば第5図の如く速度検出器(PG)5を有し、PWMイ
ンバータ1を電源とし、かつその制御にベクトル制御原
理を応用した制御装置等から成る可変速システムが知ら
れている(例えば「富士時報J Vol、 57. 階
10.1984. P、 609〜615 ” GTO
サイリスタのインバータへの応用”の項参照)。
ベクトル制御の原理については、既に多くの文献等に発
表されて公知であるが(例えば「富士時報」第53巻、
第9号、P、640〜648 ″交流機のトランスベク
トル制御”の項参照)、ここで簡単に説明する。
表されて公知であるが(例えば「富士時報」第53巻、
第9号、P、640〜648 ″交流機のトランスベク
トル制御”の項参照)、ここで簡単に説明する。
誘導機のベクトル制御は電動機の電流、電圧等をベクト
ル量とみなし、固定子巻線上から観測すると交流量とな
っているこれらの量を、電動機の回転磁界上から観測し
て直流量に変換し、これを磁界に平行な成分と直交する
成分とに分離してそれぞれ独立に制御しようとするもの
である。
ル量とみなし、固定子巻線上から観測すると交流量とな
っているこれらの量を、電動機の回転磁界上から観測し
て直流量に変換し、これを磁界に平行な成分と直交する
成分とに分離してそれぞれ独立に制御しようとするもの
である。
第6図は、誘導機の一次電流ベクトルi、を固定座標α
軸、β軸(固定子巻線上にとった座標系)上の成分、喝
、五βと回転座標M軸、T軸(磁束上にとった軸をM軸
、これと直交する軸をT軸とした座標系)上の成分iH
*iTに分離した状態を示すものである。即ち、固定子
座標(α−β)と回転座標CM−T)上の各量の関係を
示す。なお、矢印を付してベク)4を示すが、特に必要
な場合の外はその区別をしないものとする。
軸、β軸(固定子巻線上にとった座標系)上の成分、喝
、五βと回転座標M軸、T軸(磁束上にとった軸をM軸
、これと直交する軸をT軸とした座標系)上の成分iH
*iTに分離した状態を示すものである。即ち、固定子
座標(α−β)と回転座標CM−T)上の各量の関係を
示す。なお、矢印を付してベク)4を示すが、特に必要
な場合の外はその区別をしないものとする。
以下、第5図によシ、速度検出器付ベクトル制御装置に
ついて説明する。
ついて説明する。
第5図において、誘導電動機2の一次電流は、3相−2
相変換器12で2相量lα冒βに変換される。またこの
量はベクトル回転器(VD)11によシ回転座標(M−
T座標系)量1.ITに座標変換される。このときM軸
すなわち磁束軸は、後述する電流モデル式磁束演算器(
単に、電流モデルとも云う。)10によシ演算された磁
束の位相φ、によシ決定される。この座標変換は次式に
よシ行われる。
相変換器12で2相量lα冒βに変換される。またこの
量はベクトル回転器(VD)11によシ回転座標(M−
T座標系)量1.ITに座標変換される。このときM軸
すなわち磁束軸は、後述する電流モデル式磁束演算器(
単に、電流モデルとも云う。)10によシ演算された磁
束の位相φ、によシ決定される。この座標変換は次式に
よシ行われる。
この様に一次電流を1.鵜に分離すれば、騙は磁束を作
る成分(磁化電流)となりiTはトルクを作る成分(ト
ルク電流)となるのは、良く知られているところでちる
。
る成分(磁化電流)となりiTはトルクを作る成分(ト
ルク電流)となるのは、良く知られているところでちる
。
磁化電流指令〜は磁化電流指令演算器4の出力として得
られる。磁束−尾制御の場合は演算器4は一定の−を与
え、また高速領域で速度に依存して弱め界磁制御を行う
場合は、演算器4は速度上昇につれて減少してい<IM
を与える。磁化電流指令−は、ベクトル回転器VD11
によシー次電流から変換された−と加算点14で比較さ
れ、この偏差がPI(比例積分)調節器6によ→畳 )増幅され、電動機の一次電圧ベクトル指令V。
られる。磁束−尾制御の場合は演算器4は一定の−を与
え、また高速領域で速度に依存して弱め界磁制御を行う
場合は、演算器4は速度上昇につれて減少してい<IM
を与える。磁化電流指令−は、ベクトル回転器VD11
によシー次電流から変換された−と加算点14で比較さ
れ、この偏差がPI(比例積分)調節器6によ→畳 )増幅され、電動機の一次電圧ベクトル指令V。
のM軸成分vM′が得られる。
次に、設定器Sよシ与えられた速度指令値N“は加算点
15において速度検出器3より検出された速度検出器N
と比較され、この偏差はPI調節器5によシ増幅されト
ルク電流指令IT となる。
15において速度検出器3より検出された速度検出器N
と比較され、この偏差はPI調節器5によシ増幅されト
ルク電流指令IT となる。
この1.はベクトル回転器11によシ作られた鴨と加算
点15で比較され、この偏差はPI調節器7で増幅され
、−次電圧ベクトル指令V、のT軸成分V となる。こ
のYM a YT は座標変換回路8に入力され、電流
モデル10によシ演算された磁束の位相φ、によシ、固
定子座標量に変換される。この変換は、次式によシ行わ
れる。
点15で比較され、この偏差はPI調節器7で増幅され
、−次電圧ベクトル指令V、のT軸成分V となる。こ
のYM a YT は座標変換回路8に入力され、電流
モデル10によシ演算された磁束の位相φ、によシ、固
定子座標量に変換される。この変換は、次式によシ行わ
れる。
固定子座標量に変換された一次電圧指令Y(X zVβ
はハルス発生回路9でインバータパルスに変換され、こ
れ’t−PWMインバータ1に与えるととにより、誘導
電動機2への給電が行われることになる。
はハルス発生回路9でインバータパルスに変換され、こ
れ’t−PWMインバータ1に与えるととにより、誘導
電動機2への給電が行われることになる。
ここで、電動機の電流、電圧を座標変換する際に用いる
磁束の位相φ1は、電流モデル10によって次式で演算
される。
磁束の位相φ1は、電流モデル10によって次式で演算
される。
φ1..fω1dt=f(ω2 ” ”!! ) dt
・・・・・・(3)(3)、(4)式よシ磁束の位相φ
、は一2叫及び速度Nと電動機定数が既知であれば、演
算にて求められることがわかる。なお、磁束−足制御、
または磁束がゆるやかに変化する場合は、(4)式でT
2=0とすることも可能でるる。すベシ角速度演算器1
01は(4)式を、積分器102は(3)式をそれぞれ
演算する。
・・・・・・(3)(3)、(4)式よシ磁束の位相φ
、は一2叫及び速度Nと電動機定数が既知であれば、演
算にて求められることがわかる。なお、磁束−足制御、
または磁束がゆるやかに変化する場合は、(4)式でT
2=0とすることも可能でるる。すベシ角速度演算器1
01は(4)式を、積分器102は(3)式をそれぞれ
演算する。
以上の如き方式は制御性が良好で、高性能な可変速駆動
装置として適しているが、速度検出値を制御の基本とし
ているため、その制御性能が速度検出器の信頼性等によ
って大きな影響を受ける。
装置として適しているが、速度検出値を制御の基本とし
ているため、その制御性能が速度検出器の信頼性等によ
って大きな影響を受ける。
すなわち、一般産業用として適用される場合に、速度検
出器の故障や制御装置と速度検出器とを結ぶ信号線の断
線等によシ速度量が検出できなくなると、制御が不能に
なって電動機が暴走したシ、過電流によってインバータ
を構成する電力用半導体素子を破壊する等の大きな事故
を引き起こす、と云う問題がある。
出器の故障や制御装置と速度検出器とを結ぶ信号線の断
線等によシ速度量が検出できなくなると、制御が不能に
なって電動機が暴走したシ、過電流によってインバータ
を構成する電力用半導体素子を破壊する等の大きな事故
を引き起こす、と云う問題がある。
したがって、本発明は速度検出器の故障による制御装置
への影響を抵減し、信頼性の向上を図ることを目的とす
る。
への影響を抵減し、信頼性の向上を図ることを目的とす
る。
出力電圧の大きさ1周波数および位相の制御が可能な電
力変換器を介して給電される誘導電動機の一次電流を該
電動機の磁束と平行な成分(磁化電流)とこれに直交す
る成分(トルク電流)とに分離し、各°々を独立に調節
して少なくとも電動機トルクを制御すべく、演算によシ
速度を推定する速度演算手段と、速度検出器の状態を監
視する監視手段とを設け、速度検出器が異常のときは前
記速度演算手段からの出力を速度検出値として用いる。
力変換器を介して給電される誘導電動機の一次電流を該
電動機の磁束と平行な成分(磁化電流)とこれに直交す
る成分(トルク電流)とに分離し、各°々を独立に調節
して少なくとも電動機トルクを制御すべく、演算によシ
速度を推定する速度演算手段と、速度検出器の状態を監
視する監視手段とを設け、速度検出器が異常のときは前
記速度演算手段からの出力を速度検出値として用いる。
速度量が演算によって推定できることに着目し、速度検
出器が異常のときはその推定値を検出値のかわりに用い
ることにより、信頼性を向上させる。
出器が異常のときはその推定値を検出値のかわりに用い
ることにより、信頼性を向上させる。
第1図は本発明の実施例である、速度演算回路を有した
誘導電動機の速度制御装置を示すブロック図である。こ
の例は、公知の速度制御装置(第5図)の場合と制御の
基本部は全く同一(同じ番号で示す。)で1)、公知の
ものに対し速度検出器3の異常時に制御装置を保護する
保護回路20(故障判別回路25.速度演算回路21.
切シ換え回路22)t”付加して構成される。したがっ
て、速度検出器3が正常である場合は、第1図の制御装
置は従来とおシの働きをするため、こへでは速度検出器
3に異常が生じた場合について説明する。
誘導電動機の速度制御装置を示すブロック図である。こ
の例は、公知の速度制御装置(第5図)の場合と制御の
基本部は全く同一(同じ番号で示す。)で1)、公知の
ものに対し速度検出器3の異常時に制御装置を保護する
保護回路20(故障判別回路25.速度演算回路21.
切シ換え回路22)t”付加して構成される。したがっ
て、速度検出器3が正常である場合は、第1図の制御装
置は従来とおシの働きをするため、こへでは速度検出器
3に異常が生じた場合について説明する。
第2図は保護回路の動作を説明するためのタイムチャー
トで、以下これに従って各回路の動作を説明する。故障
判別回路23は速度検出器の状態(同図(イ)参照)を
監視し、故障と判別したときは同図(ニ)の如き故障信
号Ht−出力し、制御装置で用いる速度量ω2 (同図
(ハ)参照)を検出器出力ω2から速度演算回路の出力
である速度推定値ω2(同図(ロ)参照)へと切シ換え
る信号を切シ換え回路22に入力し、この切シ換え回路
22によって速度量の切夛換えが行われる。ことに、故
障判別回路23は速度検出器の故障を判断し、故障信号
を出力し得るものならば如何なるものを用いても良く、
その故障判別の原理図の一例を第3図に示す。
トで、以下これに従って各回路の動作を説明する。故障
判別回路23は速度検出器の状態(同図(イ)参照)を
監視し、故障と判別したときは同図(ニ)の如き故障信
号Ht−出力し、制御装置で用いる速度量ω2 (同図
(ハ)参照)を検出器出力ω2から速度演算回路の出力
である速度推定値ω2(同図(ロ)参照)へと切シ換え
る信号を切シ換え回路22に入力し、この切シ換え回路
22によって速度量の切夛換えが行われる。ことに、故
障判別回路23は速度検出器の故障を判断し、故障信号
を出力し得るものならば如何なるものを用いても良く、
その故障判別の原理図の一例を第3図に示す。
すなわら、この例では速度検出器の出力である、同図(
イ)の如きクロック信号を入力し、その信号を同図(ロ
)の如く一定のサンプリング期間Tごとに判別し、その
サンプリング期間中にクロック信号が入力されない場合
は故障と判断し、切シ換え信号を出力する(同図(ハ)
参照)。
イ)の如きクロック信号を入力し、その信号を同図(ロ
)の如く一定のサンプリング期間Tごとに判別し、その
サンプリング期間中にクロック信号が入力されない場合
は故障と判断し、切シ換え信号を出力する(同図(ハ)
参照)。
第4図に速度演算回路の具体例を示す。
とへでは、電動機の電圧V1y電流11を誘起電圧演算
回路211に入力して誘起電圧ベクトルE(Ecl、E
β)を求め、この誘起電圧ベクトルEt−電流モデル方
式((5)、 (4)式)で求めた磁束軸位置(φ1)
で座標変換し、磁束軸と平行する誘起電圧成分EMt−
求めて調節器214に入力し、この調節器214の出力
ω2t−電流モデルの回転子角速度としている。したが
って、電動機の実際の回転子角速度ω2とその推定値ω
2とに偏差があると、電動機の実際の磁束軸位置φIに
も偏差が生じ、この偏差のために誘起電圧ベクトルの磁
束軸の成分EMは零にならない。そこで、調節器214
の働きによってEM−0になるように、ω2を修正する
。との結果、ω2は電動機の実際の回転子角速度ω2に
一致するようになる。このようにして求めた回転子角速
度の推定値は、速度調節ループ(ASR系)の主フィー
ドバツク量としても利用できる。なお、この点につき詳
細が必要ならば、例えば特願昭61−212625号t
−診照されたい。また、速度演算回路としてはこの例に
限らず、演算によシ速度を求め得るものであれば、如何
なるタイプのものをも用いることができる。
回路211に入力して誘起電圧ベクトルE(Ecl、E
β)を求め、この誘起電圧ベクトルEt−電流モデル方
式((5)、 (4)式)で求めた磁束軸位置(φ1)
で座標変換し、磁束軸と平行する誘起電圧成分EMt−
求めて調節器214に入力し、この調節器214の出力
ω2t−電流モデルの回転子角速度としている。したが
って、電動機の実際の回転子角速度ω2とその推定値ω
2とに偏差があると、電動機の実際の磁束軸位置φIに
も偏差が生じ、この偏差のために誘起電圧ベクトルの磁
束軸の成分EMは零にならない。そこで、調節器214
の働きによってEM−0になるように、ω2を修正する
。との結果、ω2は電動機の実際の回転子角速度ω2に
一致するようになる。このようにして求めた回転子角速
度の推定値は、速度調節ループ(ASR系)の主フィー
ドバツク量としても利用できる。なお、この点につき詳
細が必要ならば、例えば特願昭61−212625号t
−診照されたい。また、速度演算回路としてはこの例に
限らず、演算によシ速度を求め得るものであれば、如何
なるタイプのものをも用いることができる。
次に、故障時における検出値と推定値の切シ換えについ
て説明する。
て説明する。
速度検出器が正常である場合には、速度量は検出器の出
力ω2であるため、調節器214は出力がオープン状態
とな)、前記の速度推定は成シ立たなくなる。そこで、
本速度演算回路では、正常時には検出値ω と調節器2
14の出力ω2と全調節器215に入力し、その調節器
出力を調節器214に入力させる。そこで、調節器21
5の調節機能によって正常時にはω2−ω2が保たれる
。
力ω2であるため、調節器214は出力がオープン状態
とな)、前記の速度推定は成シ立たなくなる。そこで、
本速度演算回路では、正常時には検出値ω と調節器2
14の出力ω2と全調節器215に入力し、その調節器
出力を調節器214に入力させる。そこで、調節器21
5の調節機能によって正常時にはω2−ω2が保たれる
。
つまυ、調節器214は故障直前の速度検出(1初期値
として速度推定値ω2を出力するため、速度量の切夛換
えが円滑に行われることになる。ここで、調節器215
は速度検出器の故障時にはゼロホールドするため、ω2
は故障時のω2の影響を受けないことになる。
として速度推定値ω2を出力するため、速度量の切夛換
えが円滑に行われることになる。ここで、調節器215
は速度検出器の故障時にはゼロホールドするため、ω2
は故障時のω2の影響を受けないことになる。
本発明によれば、大幅な保護回路全追加することなく、
わずかな演算要素を付加するだけで、速度検出器の故障
による可変速駆動システムの事故を防ぐことができるの
で、制御システムの信頼性を向上させることが可能にな
る利点がもたらされる。
わずかな演算要素を付加するだけで、速度検出器の故障
による可変速駆動システムの事故を防ぐことができるの
で、制御システムの信頼性を向上させることが可能にな
る利点がもたらされる。
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は保
護動作を説明するだめのタイムチャート、第3図は故障
判別動作の一例を説明するためのタイムチャート、第4
図は速度演算回路の具体例を示すブロック図、第5図は
誘導電動機可変速制御装置の従来例を示す構成図、第6
図は誘導電動機の電流ベクトルを示すベクトル図である
。 符号説明 1・・・・・・PWMインバータ、2・・・用誘導電動
機、3・・・・・・速度検出器(PG)、4・・回磁化
電流指令演算器、5″・・・・・・速度調節器(ASR
)、6・・回磁化電流調節器(ACR)、7・・・・・
・トルク電流調節器(ACR)、8・・曲座標変換回路
、9・・曲パルス発生回路、10・・・・・・電流モデ
ル磁束演算器、11.212・・・・・・ベクトル回転
器、12,210・・・・・・3相−2相変換器、13
,14,15,216゜217・・・・・・加算器、1
6・・曲電圧変成器、211・・・・・・誘起電圧演算
回路、213・・・・・・極性回路、214.215・
・・・・・調節器。 第2 図 誼3 図 第6図 β軸(2)宝)
護動作を説明するだめのタイムチャート、第3図は故障
判別動作の一例を説明するためのタイムチャート、第4
図は速度演算回路の具体例を示すブロック図、第5図は
誘導電動機可変速制御装置の従来例を示す構成図、第6
図は誘導電動機の電流ベクトルを示すベクトル図である
。 符号説明 1・・・・・・PWMインバータ、2・・・用誘導電動
機、3・・・・・・速度検出器(PG)、4・・回磁化
電流指令演算器、5″・・・・・・速度調節器(ASR
)、6・・回磁化電流調節器(ACR)、7・・・・・
・トルク電流調節器(ACR)、8・・曲座標変換回路
、9・・曲パルス発生回路、10・・・・・・電流モデ
ル磁束演算器、11.212・・・・・・ベクトル回転
器、12,210・・・・・・3相−2相変換器、13
,14,15,216゜217・・・・・・加算器、1
6・・曲電圧変成器、211・・・・・・誘起電圧演算
回路、213・・・・・・極性回路、214.215・
・・・・・調節器。 第2 図 誼3 図 第6図 β軸(2)宝)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)出力電圧の大きさ、周波数および位相の制御が可能
な電力変換器を介して給電される誘導電動機の一次電流
を、速度検出器を介して検出した回転子角速度とすべり
角速度との和を積分して得られる電動機の磁束軸に平行
な成分(磁化電流)とこれに直交する成分(トルク電流
)とに分離し、各々を独立に制御して少なくとも電動機
トルクを制御する誘導電動機の可変速制御装置において
、演算により速度を推定する速度演算手段と、前記速度
検出器の状態を監視する監視手段と、を設け、該速度検
出器が異常のときは前記速度推定値を検出値のかわりに
用いることを特徴とする誘導電動機の可変速制御装置。 2)前記速度検出手段は電動機の電圧、電流および電動
機定数から所定の演算をするかもしくはサーチコイルに
よる検出を含む直接検出方式にて求められる誘起電圧ベ
クトルの磁束軸方向の成分を演算する磁束軸成分演算手
段と、該誘起電圧ベクトルの磁束軸方向の成分が零とな
るように所定の調節演算を行う調節手段とからなること
を特徴とする請求項1)に記載の誘導電動機の可変速制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63019594A JPH0751000B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63019594A JPH0751000B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01198292A true JPH01198292A (ja) | 1989-08-09 |
JPH0751000B2 JPH0751000B2 (ja) | 1995-05-31 |
Family
ID=12003568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63019594A Expired - Lifetime JPH0751000B2 (ja) | 1988-02-01 | 1988-02-01 | 誘導電動機の可変速制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0751000B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03277101A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-09 | Toyota Motor Corp | 電気自動車のモータ制御装置 |
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1988
- 1988-02-01 JP JP63019594A patent/JPH0751000B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0751000B2 (ja) | 1995-05-31 |
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