JPH03218291A - 誘導電動機の制御装置 - 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］ この発明は、誘導電動機の制御装置に関するものである
。

［従来の技術］ 第４図は、例えば電気学会論文誌、昭和６２年、Ｄ、１
０７巻２号Ｐ１６１　『大容量誘導電動機の高性能制御
法』に示された従来のベクトル制御装置よりトルク分電
流指令、ｉｑ＊と励磁分電流指令ｉｄ９との発生過程ま
でを抜粋して示した誘導電動機の制御装置の構成を示す
ブロック図であり、図において、１は速度コントロール
手段、２は磁束設定手段としての磁束設定器、３は磁束
コントロール手段である。

次に動作について説明する。まず周知の誘導電の速度偏
差ΔＮを速度コントローラ１によって増幅し、誘導電動
機の必要な発生トルクに相当するトルク分電流指令ｉｑ
＊を発生する。また、磁束設定器２によって誘導電動機
内部に発生させる磁束の磁束指令値φ２′が出力され、
演算によって求められた内部磁束指定値φ２とつき合わ
されその磁束偏差Δφ２を磁束コントロール手段３によ
って増幅することにより誘導電動機の励磁電流に相当す
る励磁分電流指令ｉｄ９が出力される。第４図はベクト
ル制御構成図を簡単化して示しているために記載してい
ないが、上記トルク分電流指令ｉｑ８と励磁分電流指令
ｉｄ９とにより、誘導電動機の１次電流ベクトルｌＩの
振幅１乙１　１と位相θとが決定され、結果的に直流機
の他励システムと同等のベクトル制御が実現される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の誘導電動機の制御装置は、以上のように構成され
ているので、ベクトル制御の軽負荷時においても励磁分
電流指令ｉｄ゜が一定であるため力率が悪《、また、一
次電流振幅が太き《、運転効率が悪いという課題があっ
た。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、軽負荷時においても、同一トルクを出力する時
には銅損、鉄損共に従来の制御装置に比較して少な《か
つ、一次電流振幅幅が最小となるように電流ベクトルを
制御して高効率の運転が可能な誘導電動機の制御装置を
得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る誘導電動機の制御装置は、磁束コントロ
ール手段の入力として所定の時定数をもって変化する信
号を出力する積分手段と、前記積分手段の入力として一
定速度を検出する一定速度検出手段と、前記トルク分電
流指令ｉｑ３と励磁分電流指令ｉｄ０との比が１となる
ように励磁分電流を調節する励磁分電流調節手段と、前
記一定速度検出手段と励磁分電流調節手段の出力を取込
み、結果を前記積分手段に与える乗算手段とをもって構
成したものである。

［作用］ この発明における励磁分電流調節手段はトルク分電流指
令ｉｑ９と励磁分電流指令ｉｄ゛との比がＩｉｑ”　／
ｉｄ”　　ｌ＝１となるように励磁分電流ｉｄの指令値
を変更してフィードハック制御し、同一トルクを得るの
に一次電流振幅が最小の電流ベクトルとなるように動作
する。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第４図と同一の部分は同一の符号をもって図示した第
１図において、４は速度偏差ΔＮにより一定速度を検出
する一定速度検出手段としてのヒステリシス・コンパレ
ータ（以下、コンパレータ）、５はｉ　ｑ＊　／　ｉ　
ｄ　＊の比を求める除算手段としての除算器、６は除算
器５の結果がｉｑ”／ｉｄ”ｌ＞１の時に負出力、また
、ｉｑ”／ｉｄ”ｌ＜１の時に正出力を発生する２値の
ヒステリシス・コンパレータ（以下、コンパレータ）、
７は乗算手段としての乗算器、８はある時定数を有する
積分手段としての積分器である。９は磁束指令値φ２′
の上下Ｉｌ！リミッタである。

また、１０は相互インダクタンスの変化を表わす係数Ｍ
である。第２図は、同一トルク（　Ｔ　＝　ｃｏｎｓｔ
＝ｋ−ｉｑ−ｉｄ）を発生するｉｑ／ｉｄの関係を示し
た説明図で誘導電動機の一次電流振幅ｉ，ｌ（＝ノｉｑ
２＋ｉｄ２）は同図Ｃ点で示すようにｉｑ，’ｉｃｔ＝
ｉのπ／４の場合が最小となることがわかる。ここで、
除算器５、コンパレータ６及び係数１０を総称して励磁
分電流調節手段と呼ぶ。

第３図は相互インダクタンスの変化を表わす係数ＭＩＯ
と励磁分電流ｉｄとの相関関数を示す図である。

次に動作について説明する。まず、定速検出のためのコ
ンバレータ４にて、速度指令Ｎ１と実検出速度Ｎとの速
度偏差　ΔＮがある範囲内に入っている場合には、定常
運転状態であると判断して除算器５によりトルク分電流
指令ｉｑ゜と係数Ｍを含んだ励磁分電流指令Ｌ　ｄ”　
　（＝Ｍ−ｉ　ｄ”　）との比ｉｑ”／ｉｄ’”を演算
して上、下限２値のコンバレータ６で以下の判定を行う
。すなわち、ｉｑ”　／ｉｄ”　　ｌ＜１の時には第２
図に示すように一次電流振幅１ｉ，ＩはＢ点にあり、コ
ンレ ７Ｆ△ク６からは正が出力されて、乗算器７によってコ
ンパ１／一夕４の出力と乗算し正の出力を積分器８に出
力する。積分器８ではこの入力を積算しその後で正出力
を磁束設定器２の出力である磁束指令値φ２゜から減算
する。この演算制御は磁束コン１・ローラ３から見ると
、第３図に示すように内部磁束指定値φ，が減少したこ
とに等しく、結果としてその出力である励磁分電流指令
ｉｄ゛ぱ減少する。こうして、ｌ　ｉ　ｑ”　／　ｉ　
ｄ”ｌは増加しその値が１にほぼ等しくなった状態でコ
ンバレータ６の出力が反転し、負出力を発生し、励磁電
流指令ｉｄ９のそれ以」二の減少を抑える。また、ｉｑ
”／ｉｄ’這〉１の時には、第２図に示すように、一次
電流振幅１ｉ，ｌはＡ点にあり、逆の動作となる。また
、積分器８の時定数が、誘導電動機の２次回路時定数Ｔ
２より小であると磁束コントロール手段３の出力にフォ
ーシング項が過大に現われ、安定動作しないために積分
器８の時定数は２次回路時定数Ｔ２より十分太き《設定
される。このようにして除算器５の結果がｌｉｑ’／ｉ
ｄ”ｌ＝＝Ｆ１に制御されると軽負荷時においては第２
図に示すように、一次電流振幅１ｊ１　１がｉｑｃ＝ｉ
ｄｃの同一トルク出力時において最小（Ｃ点）となるた
め、銅損も最小となる。また、定格の励磁分電流ｉｄよ
りも更に減少すると内部磁束も減少するため鉄損等も減
少方向となり高効率運転が可能となる。上下限リミッタ
９は、最終段の磁束基準に対し、上限は磁束設定器２の
出力となり実検出速度Ｎによる可変リミッタとして作用
し、誘導電動機の過励磁を防止する。又、下限値は不足
励磁による脱調を防止するための制限値として作用する
。

係数１０の励磁分電分ｉｄと誘導電動機の相互インダク
タンス係数Ｍは、以上のように作用し、出力トルクＴは
鉄心の磁気飽和が無い場合、１・ルク電流ｉｑと励磁分
電流ｊｄの積に比例して、ｉ　ｑ　／　ｉ　ｄ　＝　１
の時にｌｉ．ｌが最小となるが、磁気飽和が一般的には
存在し、その影響を補償するため、第３図に示すような
相互インダクタンスの係数Ｍが設けられている。この理
由は、出力１〜ルクＴ　ｏｃ　ｉ　ｑ・φ２で定常状態
においてφ２Ｍ−ｉ　ｄとなり、磁気飽和がなく係数Ｍ
が一定なら、上記説明（Ｔｏｃｉｑ−ｉｄ）が成立する
。又磁気飽和が存在し、該相互インダクタンスの係数Ｍ
が一定でなければ第３図に示すような係数Ｍの変化を励
磁分電流指令ｉｄ１に乗じＭ−ｉｄ”＝ｉｄ０゜とし、
第１図のｉｄ”とすることにより、該相互インダクタン
スの係数Ｍの変化の影響を補償して、Ｉｉｑ”　／ｉｄ
”ｌ＝１とすることにより１１１１を最小とすることが
可能となる。

−ヒ記は、定常状態での高効率運転動作の説明であるが
、加減速時のような大きな出力トルクが必要な場合には
、第１図に示すコンパレータ４の出力が零となり、積分
器８の電荷をある時定数（誘導電動機の２次回路時定数
Ｔ２より十分長い）で放電することにより、最終的には
、磁束設定器２の出力で磁束を発生するよう動作し、十
分な出力１〜ルクが得られることになる。

なお、上記実施例では、ヒステリシス・コンパレータ４
，６を用いた例について説明したが、これと同等の動作
をする機能素子であれば他の手段であってもよく、上記
実施例と同様の効果を奏する。また、コンパレター６は
人力の絶対値をとって片側のコンバレータとしても良い
。

更に、本実施例では機能動作を回路形式で構成した例に
ついて説明したが、ソフトウエア的にＣＰＵの演算によ
って実行するように構成しても良《、上記実施例と同様
の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、磁束コントロール手段
の入力としての積分手段と、その積分手段としての一定
速度検出手段と、前記トルク分電流指令と励磁分電流指
令との比が１となるように励磁分電流を調節する励磁分
電流調節手段と、前記一定速度検出ｍ手段と励磁分電流
調節手段の出力を乗算して結果を積分手段に入力する乗
算手段とをもって制御装置を構成したので、定常時にお
ける一定遠軽負荷時の高効率運転が可能となる他、加減
速時の過渡時にも自動的に磁束が強まり、十分な出力ト
ルクを得ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による誘導電動機の制御
装置の一部ブロック構成図、第２図は同一トルク発生時
の電流ベクトル説明図、第３図は励磁分電流ｉｄと相互
インダクタンスＭの相関図，第４図は従来の誘導電動機
の制御装置の一部ブロック図である。 図において、１は速度コントローラ（速度コントロール
手段）、２は磁束設定器（磁束設定手段）、３は磁束コ
ントローラ（磁束コントロール手段、４はコンパレータ
（一定速度検出手段）、７は乗算器（乗算手段）、８は
積分器（積分手段）．５，６．１０は励磁分電流調節手
段である．なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 指示された速度と実検出速度との偏差として速度コント
   ロール手段により増幅され出力される当該誘導電動機の
   必要な発生トルクに相当するトルク分電流指令と、磁束
   設定手段により設定された設定値との偏差として磁束コ
   ントロール手段で増幅され出力される当該誘導電動機の
   励磁電流に相当する励磁分電流指令とを夫々独立にベク
   トル制御する誘導電動機の制御装置において、前記磁束
   コントロール手段の入力として所定の時定数をもって変
   化する信号を出力する積分手段と前記積分手段の入力と
   して一定速度を検出する一定速度検出手段と、前記トル
   ク分電流指令と励磁分電流指令との比が１となるように
   励磁分電流を調節する励磁分電流調節手段と、前記一定
   速度検出手段と励磁分電流調節手段との出力を乗算し、
   該乗算結果を前記積分手段に入力する乗算手段とを備え
   たことを特徴とする誘導電動機の制御装置。