JPH0638574A - 誘導電動機のベクトル制御装置 - Google Patents

誘導電動機のベクトル制御装置

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JPH0638574A
JPH0638574A JP4194991A JP19499192A JPH0638574A JP H0638574 A JPH0638574 A JP H0638574A JP 4194991 A JP4194991 A JP 4194991A JP 19499192 A JP19499192 A JP 19499192A JP H0638574 A JPH0638574 A JP H0638574A
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JP
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JP4194991A
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English (en)
Inventor
Takashi Kodama
貴志 小玉
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡素な構成で二次抵抗変化の補償を可能と
し、制御精度を向上させたベクトル制御装置を提供す
る。 【構成】 減算部9は、検出トルク電流I1qとトルク電
流指令I1q*から誤差成分ΔI1qを求める。PI演算部
10は、誤差成分ΔI1qから二次時定数の補正成分Δτ
2を求める。すべり演算部11は、補正成分Δτ2で二次
時定数τ2を補正する。補正した二次時定数τ2を用いて
すべり角周波数ωSを演算する。一方、減算部14は、
検出励磁電流I1dと励磁電流指令I1d*から誤差成分Δ
1dを求める。PI演算部15は、誤差成分ΔI1dから
電圧補正成分ΔV1d*を求める。減算部16は、誤差成
分ΔV1d*を用いて電圧指令V1d*を補正する。二次磁
束制御の精度を高めることで、二次時定数τ2の補正精
度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、誘導電動機のベクト
ル制御装置に係り、特に誘導電動機の二次抵抗の変動分
を補償する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】誘導電動機のベクトル制御装置は、電動
機の二次磁束と二次電流を常に直交させることで高性能
の可変速制御を得ようとするもので、このために二次磁
束と二次電流を互いに非干渉に制御するベクトル演算を
行っている。
【0003】従来の電圧形ベクトル演算では、電動機の
内部定数が既知であると仮定した上で、(1)(2)式
を用いて励磁電流指令I1d*とトルク電流指令I1q
(一次電流のd−q軸成分。ただし、d−q軸は二次磁
束を基準軸とする回転直交座標)から一次電圧2軸成分
1d*,V1q*を求める。
【0004】
【数1】 V1d*=R11d*−ω1LσI1q* …(1)
【0005】
【数2】 V1q*=ω111d*+R11q* …(2) ここで、Lσ=(L12−M2)/L2であり、L1は電
動機の一次インダクタンス、L2は二次インダクタン
ス、R1は一次抵抗、ω1は一次(出力)周波数である。
【0006】また、(3)式により得られる二次時定数
τ2を用いてすべり角周波数ωSを求める。
【0007】
【数3】 τ2=L2/R2 …(3)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記の電動機の内部定
数のうち、インダクタンス分は温度による変動は少ない
が、二次抵抗R2等は温度によって抵抗値が変化する。
このため、温度によって内部定数が変動し、前述の仮定
が成立しなくなって、ベクトル制御条件からのずれでト
ルク分電流と発生トルクが比例しなくなり、トルク変動
時にオーバシュートなどの不安定現象を生じる。
【0009】二次抵抗の変動分を補償する手法は従来か
ら種々提案されており、たとえば電動機の温度を測定し
て抵抗の変化を補償する方法、磁気センサーで二次側の
磁束を測定することで磁束演算に代える方法があるが、
高精度のセンサなどの付加装置を必要とするし、また取
扱う信号がアナログであるためノイズに弱くなる等の問
題があった。
【0010】この発明の目的は、かかる問題に鑑み、簡
素な構成で二次抵抗変化の補償を可能とし、制御精度を
向上させたベクトル制御装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するため、二次抵抗その他の電動機内部定数が設
定値として与えられ、該設定値を用いて電圧形ベクトル
制御演算を行い、励磁電流指令およびトルク電流指令か
ら出力電圧の励磁軸成分およびトルク軸成分を演算する
ベクトル制御装置において、次の手段を備えたものであ
る。
【0012】(1)トルク電流指令および検出トルク電
流の偏差を検出する演算手段。偏差を検出する手法に
は、たとえば入力の差分をとって比例積分する手法など
が挙げられる。
【0013】(2)トルク電流偏差演算手段の検出値を
零とすることを基準として二次抵抗の設定値を補正する
補正手段。この補正手段は、たとえば励磁電流およびト
ルク電流からすべり角周波数を演算するにあたって使用
する二次抵抗の設定値を補正の対象とすれば好適であ
る。
【0014】また、上記の手段に加え、次の手段を備え
ることもできる。
【0015】(1)励磁電流指令および検出励磁電流の
偏差を検出する演算手段。
【0016】(2)励磁電流偏差演算手段の検出値を補
正成分として出力電圧の励磁軸成分を補正する補正手
段。
【0017】
【作用】この発明によれば、ベクトル制御により電動機
が理想的に制御されたときのトルク電流の誤差成分が二
次抵抗設定値の誤差に起因するものとし、トルク電流誤
差成分を零とするように、たとえばすべり角周波数の演
算に使用される二次抵抗設定値を補正することで二次抵
抗変動分を補償する。また、二次磁束が目標からずれる
と、上記の二次抵抗の補正動作における誤差発生原因と
なるため、励磁電流誤差成分を零とするように出力電圧
(指令)の励磁軸成分を補正することで二次磁束のずれ
を抑制する。
【0018】
【実施例】図1は、この発明の実施例に係るベクトル制
御装置を示す。図1において、電圧形ベクトル演算部1
は、(1)(2)式を用いて励磁電流指令I1d*、電動
機トルク電流指令I1q*およびインバータ出力周波数ω
1から電動機一次d軸およびq軸電圧指令Vid*および
iq*を演算するものである。PWM制御インバータ2
は、この電圧指令Vid*,Viq*に基づいてPWM演算
を行い、この演算により得られるパルスパターンを用い
てインバータ主回路を動作させてかご形誘導電動機3を
速度制御するものである。
【0019】速度検出器4は、電動機3の軸又はギヤ出
力から1回転当り数パルスの速度検出パルスを得る回転
センサを有し、この検出パルスから検出周波数ωrを求
めるものである。クッション回路5は、周波数指令ωr
*の変化時の影響を緩和するものである。速度制御増幅
器6は、検出周波数ωrと周波数指令ωr*とを突き合わ
せてPI演算を行うことでトルク電流指令I1q*を得る
ものである。
【0020】電流検出器7は電動機3の相電流IU,IV,
Wを検出するものである。座標変換部8は位相θから
回転座標d−qを定め、相電流IU,IV,IWを回転座標
d−qによる電流I1d,I1qに変換するものである。減
算部9は、検出トルク電流I1qとトルク電流指令I1q
とを突き合わせて誤差成分ΔI1qを求めるものである。
PI演算部10は、誤差成分ΔI1qを比例積分して二次
時定数τ2(二次抵抗)の補正成分△τ2を求めるもので
ある。すべり演算部11は、(3)式を用いて励磁電流
指令I1d*と電動機トルク電流指令I1q*とからすべり
角周波数ωSを演算するものであり、このときPI演算
部10からの補正指令△τ2により二次時定数τ2を補正
して演算を行う。出力周波数演算部12は、すべり角周
波数ωSと検出周波数ωrとから一次(出力)周波数ω1
を演算するものである。位相演算部13は、出力周波数
ω1から位相θを演算するものである。
【0021】減算部14は、検出励磁電流I1dと励磁電
流指令I1d*とを突き合わせて誤差成分ΔI1dを求める
ものである。PI演算部15は、誤差成分ΔI1dを比例
積分して電圧補正成分ΔV1d*を求めるものである。減
算部16は、この誤差成分ΔV1dを用いて電圧指令V1d
*を補正するものである。
【0022】かかる構成において、磁束電流・トルク電
流が理想的に制御されたときのトルク電流の誤差成分Δ
1qは、すべり角周波数の演算に使用する二次時定数設
定値の誤差、すなわち二次抵抗設定値の誤差(二次イン
ダクタンスは変動が極めて少ない)に起因するものと考
えられる。そこでPI演算部10によりトルク電流誤差
成分ΔI1qから二次時定数τ2の補正成分Δτ2を取得
し、この補正成分Δτ2により二次時定数τ2を補正する
ことで誤差成分ΔI1qを零にすることとし、二次抵抗R
2の温度補償を行う。
【0023】ここで、二次抵抗補正の応答を速くする場
合、実際の二次磁束が制御したい位相からずれることが
あり、二次抵抗変動分の推定に誤差が発生する。このた
め、減算部14により励磁電流誤差成分ΔI1dから電圧
指令V1d*の補正成分ΔV1d*を取得し、この補正成分
ΔV1d*により電圧指令V1d*を補正することで誤差成
分ΔI1dを零にする。このことにより、二次磁束のずれ
を抑制して二次抵抗推定における誤差を抑える。
【0024】また、前述のモデル演算式は定常時の式で
あり、速度や負荷が急変した際の過渡時には電流微分項
による電圧が実際の電動機に生じ、二次抵抗変動分の推
定における誤差発生原因となる。このため、たとえば電
流指令が変化した場合、その変化時刻から一定期間二次
時定数の補正を禁止するスイッチ回路をPI演算部10
の後段等に挿入する。あるいは、上記の電流微分項は高
周波成分であることに着目して、減算部9の後段等にロ
ーパスフィルタ等を挿入する。
【0025】なお、実施例における二次時定数τ2や電
圧指令V1d*の補正は設定値や演算値を補正する手法を
とったが、たとえば二次抵抗R2の設定値を直接補正す
る構成や、すべり角周波数ωSを補正する構成等、目的
とするパラメータを直接的・間接的に補償する種々の態
様をとることができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
定常時の電動機のトルク電流指令と検出トルク電流との
偏差が零になるように二次抵抗設定値を補正するため、
以下の効果がある。
【0027】(1)トルク電流成分の指令値・検出値の
偏差に基づいて二次抵抗補償のためのパラメータ補正成
分を得るので、制御構成が簡素で演算量も少なくて済
み、たとえば汎用ワンチップ・マイクロコンピュータに
よりベクトル制御装置を実現できる。
【0028】(2)上記の偏差はPWM演算周期ごとに
算出可能であるから、応答性に優れた二次抵抗補償を行
える。
【0029】(3)電動機の内部温度が変動する場合で
あっても、すべり角周波数の演算誤差を抑制するので、
実トルクの直線性が向上して高いトルク制御精度が得ら
れる。
【0030】(4)ベクトル演算による誘導電動機モデ
ルの正確性が確保され、また励磁電流の指令値・検出値
の誤差をフィードバックすることで二次磁束一定制御の
精度が向上し、理想的なベクトル制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係るベクトル制御装置を
示すブロック図。
【符号の説明】
7…電流検出器 8…座標変換部 9…トルク電流の誤差成分ΔI1qを求める減算部 10…二次時定数の補正成分Δτ2を求めるPI演算部 11…すべり演算部 14…励磁電流の誤差成分ΔI1dを求める減算部 15…電圧指令の補正成分ΔV1d*を求めるPI演算部 16…電圧指令V1d*を補正する減算部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次抵抗その他の電動機内部定数が設定
    値として与えられ、該設定値を用いて電圧形ベクトル制
    御演算を行い、励磁電流指令およびトルク電流指令から
    出力電圧の励磁軸成分およびトルク軸成分を演算するベ
    クトル制御装置において、 前記トルク電流指令および検出トルク電流の偏差を検出
    する演算手段と、該トルク電流偏差演算手段の検出値を
    零とすることを基準として前記二次抵抗の設定値を補正
    する補正手段とを備えたことを特徴とする誘導電動機の
    ベクトル制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の誘導電動機のベクトル制
    御装置において、 前記補正手段は、励磁電流およびトルク電流からすべり
    角周波数を演算するにあたって使用する二次抵抗の設定
    値を補正の対象とするものであることを特徴とする誘導
    電動機のベクトル制御装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の誘導電動機のベ
    クトル制御装置において、 前記励磁電流指令および検出励磁電流の偏差を検出する
    演算手段と、該励磁電流偏差演算手段の検出値を補正成
    分として前記出力電圧の励磁軸成分を補正する補正手段
    とを備えたことを特徴とする誘導電動機のベクトル制御
    装置。
JP4194991A 1992-07-22 1992-07-22 誘導電動機のベクトル制御装置 Pending JPH0638574A (ja)

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Cited By (8)

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