JPH0767320B2 - ベクトル制御式誘導電動機駆動装置の制御ゲイン調整方法 - Google Patents

ベクトル制御式誘導電動機駆動装置の制御ゲイン調整方法

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JPH0767320B2
JPH0767320B2 JP16505488A JP16505488A JPH0767320B2 JP H0767320 B2 JPH0767320 B2 JP H0767320B2 JP 16505488 A JP16505488 A JP 16505488A JP 16505488 A JP16505488 A JP 16505488A JP H0767320 B2 JPH0767320 B2 JP H0767320B2
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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(誘導機)の適応観測器を用い
たベクトル制御式誘導電動機駆動装置の制御ゲイン自動
調整方法に関する。
〔従来の技術〕
この種のベクトル制御式誘導電動機駆動装置の自動調整
方法として、従来は例えば第5図にような速度調節器10
1,磁束設定器102,トルク分電流ゲイン(L2/M)103,励磁
電流ゲイン(1/M)104,ベクトル制御部105および2次抵
抗演算部106で構成される制御装置10、電力変換器4、
誘導電動機5および速度検出器6からなるベクトル制御
式誘導電動機駆動装置において、トルク指令に応じたす
べり角周波数指令ωS *および1次角周波数指令ω*を演
算する際に必要な誘導電動機の2次抵抗推定値R2 *を、
電力変換器が誘導電動機に供給する1次電圧VU,VV,VW
よび1次電流iU,iWと速度ωrから2次抵抗演算手段106
で演算して設定するようにしていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、このような方法ではベクトル制御手段,電力
変換器のゲイン誤差、トルク分電流ゲイン(L2/M),励
磁電流ゲイン(1/M)の設定誤差、あるいは電圧,電
流,速度の検出誤差による2次抵抗推定値R2 *の推定誤
差があると、設定した2次磁束で指令通りのトルクを出
力することができなくなると云う問題が生じる。
したがつて、この発明はベクトル制御手段,電力変換器
の制御誤差や誘導機等価回路定数の測定誤差によらず、
設定した2次磁束で正確な出力トルクが得られるように
励磁電流ゲイン,トルク分電流ゲイン,すべり調整ゲイ
ンを調節し得るベクトル制御式誘導電動機駆動装置の制
御ゲイン調整方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明においては、誘
導電動機をその電流を2次磁束に平行な励磁電流成分を
これと直交するトルク電流成分とに分けて制御するベク
トル制御式電動機駆動装置(駆動装置)に対し、1次電
流検出値と1次電圧検出値から2次磁束を演算する第1
磁束演算部と、1次電流検出値と回転速度から2次磁束
を演算する第2磁束演算部と、第1,第2磁束演算部の演
算結果を一致させるべく誘導電動機等価回路定数を調整
する調節器と、第1磁束演算部出力と1次電流検出値と
から出力トルクを推定演算するトルク演算部とからなる
適応観測器と、制御ゲイン調節時に出力トルク指令を発
生するトルク設定器と、前記適応観測器から出力される
2次磁束,誘導電動機等価回路定数,出力トルクおよび
前記トルク設定器から出力されるトルク指令を入力し、
相互インダクタンスでの逆数である励磁電流ゲインと、
2次インダクタンスを相互インダクタンスで除した値で
あるトルク分電流ゲインと、2次抵抗であるすべり調節
ゲインを演算する演算手段と、を設け、前記ゲイン演算
手段は、制御ゲイン調節時には前記適応観測器から出力
された誘導電動機等価回路定数を用いて前記駆動装置の
励磁電流ゲイン,トルク分電流ゲイン,すべり調節ゲイ
ンを設定し、無負荷運転時には適応観測器により推定さ
れた2次磁束を用いて励磁電流ゲインを調節した後、加
減速運転時に適応観測器により推定された出力トルクお
よび2次磁束とその指令値との各偏差が許容値内に納ま
るようトルク分電流ゲインおよびすべり調整ゲインを調
整する。
〔作用〕
上記の如くすることにより、ベクトル制御部,電力変換
器の制御誤差やゲイン設定誤差にかゝわりなく、制御ゲ
インを自動調整できるようにする。
〔実施例〕
第1図はこの発明の実施例を示すフローチヤート、第2
図はこの発明が適用されるシステム全体を示すブロツク
図、第3図は第2図の適応観測器の具体例を示すブロツ
ク図、第4図は適応観測器による出力トルク,2次磁束の
測定動作を説明するための波形図である。
まず、第2図から説明する。こゝでは、速度調節器1,磁
束設定器2,ベクトル制御部3,電力変換器4,誘導電動機5
および速度検出器6からなるベクトル制御式誘導電動機
駆動装置に、トルク指令設定器7,ゲイン演算部8および
適応観測器9を付加して構成される。たゞし、誘導電動
機は無負荷とする。適応観測器9は第3図のように、内
部に誘導機の1次電圧V1,電流i1から に従つて2次磁束を演算する演算部91Aと、1次電流i
(i1α,i1β)と速度ωrから に従つて2次磁束を演算する演算部91Bと、(1)式と
(2)式の演算結果が一致するように回路定数を調節す
る調節器92と、誤差補償手段93とを持ち、誘導機等価回
路定数の推定結果および次式で示される2次磁束絶対値
φ2および出力トルクTを、磁束・トルク演算部94から
出力する。
ベクトル制御式誘導電動機駆動装置はゲイン演算部8で
トルク分電流ゲイン(L/M)*,励磁電流ゲイン(1/
M)*,すべり調整ゲインR2 *を設定し、トルク指令設定
器7で一定のトルク指令T*を与える時、次の関係が成り
立つ。
I1 2=Id *2+Iq *2(I1;1次電流実効値) ……(4) ω=ωS *=R2 */φ2 *2 ……(5) ここで、Id *は励磁電流指令、Iq *はトルク電流指令で、
次式で表される。
Id *=(1/M)*φ2 * ……(6) Iq *=(L2/M)*T*/φ2 * ……(7) そこで、出力トルク,2次磁束の各指令値T*,φ2 *と適応
観測器による測定値T,φ2とが一致するように、第1図
のフローに従つてベクトル制御式誘導電動機駆動装置の
各ゲインを次の〜項のように調整する。
初期ゲイン設定 例えば誘導機の定格および特性から求められるトルク分
電流ゲイン(L2/M),励磁電流ゲイン(1/M),すべり
調整ゲインR2(1次換算値)を予め設定してベクトル制
御式誘導電動機駆動装置を始動させる。なお、より早く
調整するためには適応観測器によつて誘導機等価回路定
数を演算した各ゲインを次のようにセツトすることが望
ましい。
但し、 は適応観測器による推定値を示す。
励磁電流ゲインの調節 無負荷定常状態において、T*=T=0,Iq *=Iq=0,ωS *S
=0,ωr=一定とすると、(6)式より、 φ2 *=(1/M)*-1Id *=MId *φ2 でなければならないが、(1/M)*に誤差のある場合はφ2
=φ2 *とならない。そこで、ゲイン演算部8でφ2=φ2
*となるように、励磁電流調整ゲインを次のように変更
する。
出力トルク,2次磁束の測定 速度調節器1の出力が強制的にトルク設定器7から与え
たトルク指令になるようにして、第4図(ロ)に示すよ
うなトルク指令パターンで、速度下限値(ωr)minと上
限値(ωr)maxの間で第4図(イ)の如く加減速運転を
行い、一定のトルク指令T0で加速した時の出力トルク
Ta,2次磁束φ2a(第4図(ハ)参照)および一定のトル
ク指令−T0で減速した時の出力トルク−Tb,2次磁束φ2b
(第4図(ハ)参照)を適応観測器で測定する。こゝ
で、誘導機の出力トルクTおよび2次磁束φ2は次式で
表せる。
上式よりTa=Tb,φ2a=φ2bとなるが、測定誤差低減の
ため次式のように平均をとる。(−)を付して平均値を
示す。
出力トルク,2次磁束のチエツク トルク指令T0と出力トルク平均値との差の絶対値が許
容誤差εTに対して、 |T0−|<εT ……(12) を満たし、かつ磁束指令φ2と2次磁束平均値2との差
の絶対値が許容誤差εφに対して次式 |φ2 *2|<εφ ……(13) を満足する時は調整を終了し、上式を満たさない場合は
次のような調節を行う。
トルク分電流ゲインおよびすべり調整ゲインの調節 励磁電流Idを一定に保つ場合は、定常値近傍(ωS0,
Id0,Iq0,T0,φ20(添え字“0"は定常値を示す))にお
ける微小変化分ΔT,Δφ2,ΔωS,ΔIq(“Δ”は微小
変化分を示す)の関係は(10)式から、 R2ΔT=φ20 2ΔωS+2φ20ωS0Δφ2 ……(14) となるので、ΔT,Δφ2を、 ΔT=−T0,Δφ22−φ2 * ……(16) とおき、 として(14),(15)式に代入すると、ΔωS,ΔI
qは、 となり、制御誤差によつてΔT,Δφが発生するとすれ
ば、トルク分電流ゲイン,すべり調整ゲインを、 と置き換えることで、制御誤差を打ち消すことができ
る。そこで、このステツプではゲイン演算部7が(2
0),(21)式に従つてゲインを補正し、続いてに戻
る。
以上のからを実行することによつて調整終了時に
は、 となり、ベクトル制御式誘導電動機駆動装置のゲインが
自動調整される。
〔発明の効果〕
この発明によれば、誘導電動機の適応観測器を付加して
2次磁束,出力トルクを測定できるようにしたので、2
次磁束,出力トルクの制御誤差を検出できるようにな
り、ベクトル制御部,電力変換器の制御誤差やゲインの
設定誤差にかかわりなく、指令値に等しい2次磁束,出
力トルクがえられるように制御ゲインを自動調整するこ
とができる利点がもたらされる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の実施例を示すフローチヤート、第2
図はこの発明が適用されるシステム全体を示すブロツク
図、第3図は第2図の適応観測器の具体例を示すブロツ
ク図、第4図は適応観測器による出力トルク,2次磁束の
測定動作を説明するための波形図、第5図は制御ゲイン
調整方法の従来例を説明するためのブロツク図である。 符号の説明 1,101……速度調節器、2,102……磁束設定器、3,105…
…ベクトル制御部、4……電力変換器、5……誘導電動
機、6……速度検出器、7……トルク指令設定器、8…
…ゲイン演算部、9……適応観測器、10……制御装置、
91A,91B……2次磁束演算部、92……調節器、93……誤
差補償手段、94……磁束・トルク演算部、103……トル
ク電流ゲイン、104……励磁電流ゲイン、106……2次抵
抗演算部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】誘導電動機をその電流を2次磁束に平行な
    励磁電流成分をこれと直交するトルク電流成分とに分け
    て制御するベクトル制御式電動機駆動装置(駆動装置)
    に対し、 1次電流検出値と1次電圧検出値から2次磁束を演算す
    る第1磁束演算部と、1次電流検出値と回転速度から2
    次磁束を演算する第2磁束演算部と、第1,第2磁束演算
    部の演算結果を一致させるべく誘導電動機等価回路定数
    を調整する調節器と、第1磁束演算部出力と1次電流検
    出値とから出力トルクを推定演算するトルク演算部とか
    らなる適応観測器と、 制御ゲイン調節時に出力トルク指令を発生するトルク設
    定器と、 前記適応観測器から出力される2次磁束,誘導電動機等
    価回路定数,出力トルクおよび前記トルク設定器から出
    力されるトルク指令を入力し、相互インダクタンスでの
    逆数である励磁電流ゲインと、2次インダクタンスを相
    互インダクタンスで除した値であるトルク分電流ゲイン
    と、2次抵抗であるすべり調節ゲインを演算する演算手
    段と、 を設け、前記ゲイン演算手段は、制御ゲイン調節時には
    前記適応観測器から出力された誘導電動機等価回路定数
    を用いて前記駆動装置の励磁電流ゲイン,トルク分電流
    ゲイン,すべり調節ゲインを設定し、無負荷運転時には
    適応観測器により推定された2次磁束を用いて励磁電流
    ゲインを調節した後、加減速運転時に適応観測器により
    推定された出力トルクおよび2次磁束とその指令値との
    各偏差が許容値内に納まるようトルク分電流ゲインおよ
    びすべり調整ゲインを調整することを特徴とするベクト
    ル制御式誘導電動機駆動装置の制御ゲイン調整方法。
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