JPH08205599A - 誘導電動機の速度推定方法および誘導電動機駆動装置 - Google Patents
誘導電動機の速度推定方法および誘導電動機駆動装置Info
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- JPH08205599A JPH08205599A JP7007242A JP724295A JPH08205599A JP H08205599 A JPH08205599 A JP H08205599A JP 7007242 A JP7007242 A JP 7007242A JP 724295 A JP724295 A JP 724295A JP H08205599 A JPH08205599 A JP H08205599A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 誘導電動機の速度を無負荷時、低速度時でも
精度良く推定する。 【構成】 誘導電動機の一次電流を固定座標系で変換し
た電流値を観測量として、一次電圧を前記固定座標系で
変換した電圧値を入力し、電流推定値と固定子座標系で
変換した二次鎖交磁束推定値を推定し、二次鎖交磁束推
定値のそれぞれの自乗の和を１／２乗し、これに１／Ｌ
ｍ（Ｌｍ：相互インダクタンス）を乗じることにより導
出される界磁電流絶対値を用い、速度推定値を補正す
る。
精度良く推定する。 【構成】 誘導電動機の一次電流を固定座標系で変換し
た電流値を観測量として、一次電圧を前記固定座標系で
変換した電圧値を入力し、電流推定値と固定子座標系で
変換した二次鎖交磁束推定値を推定し、二次鎖交磁束推
定値のそれぞれの自乗の和を１／２乗し、これに１／Ｌ
ｍ（Ｌｍ：相互インダクタンス）を乗じることにより導
出される界磁電流絶対値を用い、速度推定値を補正す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導電動機の速度センサ
レス速度推定方法に関する。
レス速度推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁束推定オブザーバを用いた速度
推定方法は、（１）式で全次元オブザーバを構成し、
（２）式で示す様に速度推定値
推定方法は、（１）式で全次元オブザーバを構成し、
（２）式で示す様に速度推定値
【０００３】
【外３４】 を、磁束推定値ベクトル
【０００４】
【外３５】 と電流推定値誤差ベクトル
【０００５】
【外３６】 の外積値を用いて速度の推定を行なっていた（電学論
Ｂ，ｖｏｌ．１０５，Ｐ７６３（１９８５），電学論
Ｄ，ｖｏｌ．１１１，Ｎｏ．１１，Ｐ９５４〜９６０
（１９９１））．
Ｂ，ｖｏｌ．１０５，Ｐ７６３（１９８５），電学論
Ｄ，ｖｏｌ．１１１，Ｎｏ．１１，Ｐ９５４〜９６０
（１９９１））．
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】 図６のフローチャートにより詳しく説明する。
【０００８】Ｋ・ＴS （ＴS ：サンプリングタイム）秒
の時点でインバータから誘導機に出力される少なくとも
２相分の電圧および電流（例えば、電圧としてｕ相電圧
ｖu，ｖ相電圧ｖv 、電流としてｕ相電流ｉu ，ｖ相電
流ｉv ）を検出し（ステップ２０）、これを３相／２相
変換し、Ｋ・ＴS 秒時のα相電圧
の時点でインバータから誘導機に出力される少なくとも
２相分の電圧および電流（例えば、電圧としてｕ相電圧
ｖu，ｖ相電圧ｖv 、電流としてｕ相電流ｉu ，ｖ相電
流ｉv ）を検出し（ステップ２０）、これを３相／２相
変換し、Ｋ・ＴS 秒時のα相電圧
【０００９】
【外３７】 、β相電圧
【００１０】
【外３８】 、α相電流
【００１１】
【外３９】 、β相電流
【００１２】
【外４０】 を算出し（ステップ２１）、前回のループで算出されて
いるＫ・ＴS 秒時のα相電流推定値
いるＫ・ＴS 秒時のα相電流推定値
【００１３】
【外４１】 β相電流推定値
【００１４】
【外４２】 ，α相ロータ磁束
【００１５】
【外４３】 ，β相ロータ磁束
【００１６】
【外４４】 を用いて、（３）式にしたがって、Ｋ・ＴS 秒の速度推
定値
定値
【００１７】
【外４５】 を算出する（ステップ２２）、
【００１８】
【数３】 この
【００１９】
【外４６】 と、
【００２０】
【外４７】 を用いて、（１）式の全次元オブザーバの後退差分より
得られる（４）式の逐次式に従い、（Ｋ＋１）ＴS 秒の
推定値
得られる（４）式の逐次式に従い、（Ｋ＋１）ＴS 秒の
推定値
【００２１】
【外４８】 を算出する（ステップ２３）。
【００２２】
【数４】
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、実際には、
は、実際には、
【００２４】
【外４９】 の演算に必要である磁束推定値と磁束真値の外積からな
る（５）式の成分が０に近いとして無視していた。
る（５）式の成分が０に近いとして無視していた。
【００２５】
【数５】 図７に示す様に（５）式は磁束軸にずれがある時値をも
つ項であり、（６）式の様に書き直せる。
つ項であり、（６）式の様に書き直せる。
【００２６】
【数６】 発生トルクは、ｃｏｓδに比例する（定常時）といった
関係がある。したがって、負荷と発生トルクは、速度一
定で動作している時、等しいので、負荷は、ｃｏｓδに
比例する。一方、誤差は、（６）式よりｓｉｎ（δ′−
δ）に比例するので、発生しているトルクに対する誤差
の割り合いは（δ′−δ）が同じであればδが小さいほ
ど大きくなる。すなわち、図７（ａ）に示すように、
（６）式は負荷が十分大きい時は、トルクとトルク推定
値に与える影響が小さいが、図７に示すように、負荷が
小さく、電流軸と磁束軸との角度δが小さいとき大きな
影響となり、結果として推定速度
関係がある。したがって、負荷と発生トルクは、速度一
定で動作している時、等しいので、負荷は、ｃｏｓδに
比例する。一方、誤差は、（６）式よりｓｉｎ（δ′−
δ）に比例するので、発生しているトルクに対する誤差
の割り合いは（δ′−δ）が同じであればδが小さいほ
ど大きくなる。すなわち、図７（ａ）に示すように、
（６）式は負荷が十分大きい時は、トルクとトルク推定
値に与える影響が小さいが、図７に示すように、負荷が
小さく、電流軸と磁束軸との角度δが小さいとき大きな
影響となり、結果として推定速度
【００２７】
【外５０】 に誤差が発生する。（５）式には、測定できない
【００２８】
【外５１】 を含み、使用することができないといった問題がある。
【００２９】本発明の目的は、無負荷時、低速時でも精
度良く速度推定値を算出する、誘導電動機の速度推定方
法および誘導電動機駆動装置を提供することにある。
度良く速度推定値を算出する、誘導電動機の速度推定方
法および誘導電動機駆動装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明の誘導電動機の速
度推定方法は、誘導電動機の一次電流を固定座標系で変
換した電流値
度推定方法は、誘導電動機の一次電流を固定座標系で変
換した電流値
【００３１】
【外５２】 を観測量、一次電圧を前記固定座標系で変換した電圧値
【００３２】
【外５３】 を入力し、電流推定値
【００３３】
【外５４】 と固定子座標系で変換した２次鎖交磁束推定値
【００３４】
【外５５】 を推定し、前記２次鎖交磁束推定値
【００３５】
【外５６】 のそれぞれの自乗の和を１／２乗し、これに１／Ｌｍ
（Ｌｍ：相互インダクタンス）を乗じることにより導出
される界磁電流絶対値
（Ｌｍ：相互インダクタンス）を乗じることにより導出
される界磁電流絶対値
【００３６】
【外５７】 を用い、速度推定値
【００３７】
【外５８】 を補正する。
【００３８】
【作用】α相電流が
【００３９】
【外５９】 ，β相電流が
【００４０】
【外６０】 で，α相ロータ磁束
【００４１】
【外６１】 ，β相ロータ磁束
【００４２】
【外６２】 が発生している時、α−β座標で図５（ａ）のようなベ
クトル図がかける。
クトル図がかける。
【００４３】磁束ベクトルΦ方向にｄ軸、ｄ軸から空間
的に９０°位相が進んだ軸をｑ軸とすると、ｄ−ｑ座標
上に電流ベクトルＩs を投影し、図５（ｂ）の様にｄ軸
電流ｉsd、ｑ軸電流ｉsqを定義することができる。
的に９０°位相が進んだ軸をｑ軸とすると、ｄ−ｑ座標
上に電流ベクトルＩs を投影し、図５（ｂ）の様にｄ軸
電流ｉsd、ｑ軸電流ｉsqを定義することができる。
【００４４】ｉmr＝（１／Ｌｍ）Φr （Ｌｍ：相互イン
ダクタンス）と定義すると、ベクトル制御の原理から自
明な様に、定常時においては、ｉmrとｉsdは一致する。
また、過渡時においては、ｉmrは次の（７）式によって
表わされることが知られている。
ダクタンス）と定義すると、ベクトル制御の原理から自
明な様に、定常時においては、ｉmrとｉsdは一致する。
また、過渡時においては、ｉmrは次の（７）式によって
表わされることが知られている。
【００４５】
【数７】 したがって、ｉmrは時定数τr でｉsdに近付くことにな
る。
る。
【００４６】ここで、
【００４７】
【数８】 と定義すると、上記のことよりオブザーバ推定値
【００４８】
【外６３】 が真値に一致するならば、当然、
【００４９】
【外６４】 もｉmrに一致することになる。また、
【００５０】
【外６５】 より導出される
【００５１】
【外６６】 も真値ｉsdに一致することになる。
【００５２】ｉmrとｉsdの関係式より、ｉmrはｉsd時定
数τr のローパスフィルタを通して得られるものになる
ため、
数τr のローパスフィルタを通して得られるものになる
ため、
【００５３】
【外６７】 をτのローパスフィルタを通して得られる値を
【００５４】
【外６８】 と定義すると、
【００５５】
【外６９】 もｉmrと一致することになる。
【００５６】しかし、磁束軸に誤差が（６）式のδ′が
主な要因となっている時は、
主な要因となっている時は、
【００５７】
【数９】 ではあるが、
【００５８】
【数１０】 となる。
【００５９】
【外７０】 は、
【００６０】
【外７１】 と
【００６１】
【数１１】 を用いて算出するため、
【００６２】
【数１２】 すなわち
【００６３】
【数１３】 となる。
【００６４】一方、
【００６５】
【外７２】 は、
【００６６】
【数１４】 で求めるため、
【００６７】
【数１５】 である。
【００６８】結局、磁束軸に誤差がある時、
【００６９】
【数１６】 となり、それが速度推定値に影響を与え、
【００７０】
【数１７】 となる。このため、
【００７１】
【外７３】 と
【００７２】
【外７４】 の偏差とその積分値を速度推定値にフィードバックし、
【００７３】
【数１８】 となれば、磁束軸が一致し、結果として、
【００７４】
【外７５】 とωr と一致させることができる。
【００７５】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００７６】図１は本発明の一実施例を示す誘導電動機
制御装置の構成図、図２は磁束速度全次元オブザーバ９
の処理を示すフローチャートである。
制御装置の構成図、図２は磁束速度全次元オブザーバ９
の処理を示すフローチャートである。
【００７７】本実施例の誘導電動機制御装置は速度フィ
ードバックコントローラ１とフィードフォワードコント
ローラ２とトルク電流フィードバックコントローラ３と
励磁電流フィードバックコントローラ４とベクトル制御
部５とインバータ６と３相／２相変換回路７と磁束・速
度全次元オブザーバ８で構成されている。
ードバックコントローラ１とフィードフォワードコント
ローラ２とトルク電流フィードバックコントローラ３と
励磁電流フィードバックコントローラ４とベクトル制御
部５とインバータ６と３相／２相変換回路７と磁束・速
度全次元オブザーバ８で構成されている。
【００７８】速度指令
【００７９】
【外７６】 と速度推定値
【００８０】
【外７７】 との偏差が速度フィードバックコントローラ１に入力さ
れ、トルク電流指令
れ、トルク電流指令
【００８１】
【外７８】 が与えられる。一方、界磁電流指令はモータ運転条件に
従い決定されており、
従い決定されており、
【００８２】
【外７９】 として与えられる。それぞれ
【００８３】
【外８０】 と
【００８４】
【外８１】 との偏差がとられ、トルク電流フィードバックコントロ
ーラ３、界磁電流フィードバック４に入力され、その出
力がフィードフォワードコントローラ３から出力される
値と加算され、ｑ相電圧指令
ーラ３、界磁電流フィードバック４に入力され、その出
力がフィードフォワードコントローラ３から出力される
値と加算され、ｑ相電圧指令
【００８５】
【外８２】 、ｄ相電圧指令
【００８６】
【外８３】 が磁束位置と共にベクトル制御部５に入力される。ベク
トル制御部５からインバータ６を介して誘導電動機９に
一次電圧ｖu ，ｖv ，ｖw が印加され、各相に電流ｉ
u ，ｉv ，ｉw が流れる。
トル制御部５からインバータ６を介して誘導電動機９に
一次電圧ｖu ，ｖv ，ｖw が印加され、各相に電流ｉ
u ，ｉv ，ｉw が流れる。
【００８７】３相／２相変換器７は誘導電動機の１次電
流、１次電圧をそれぞれ３相／２相変換する。
流、１次電圧をそれぞれ３相／２相変換する。
【００８８】磁束・速度全次元オブザーバ８は図２に示
す処理を行なう。誘導電動機印加の２相電圧、２相電流
を入力し（ステップ１０）、これらを固定子座標（α−
β座標）で変換してＫ・ＴS （Ｋ＝０，１，２，３，
…，ＴS はサンプリングタイム）秒時の電流値
す処理を行なう。誘導電動機印加の２相電圧、２相電流
を入力し（ステップ１０）、これらを固定子座標（α−
β座標）で変換してＫ・ＴS （Ｋ＝０，１，２，３，
…，ＴS はサンプリングタイム）秒時の電流値
【００８９】
【外８４】 、電圧値
【００９０】
【外８５】 を出力する（ステップ１１）。次に、前回導出した推定
値
値
【００９１】
【外８６】 を用い、（９），（１０）式により
【００９２】
【外８７】 を算出する（ステップ１２）。
【００９３】
【数１９】
【００９４】
【数２０】 次に、（１１）式に従い、
【００９５】
【外８８】 を算出する（ステップ１３）。
【００９６】
【数２１】 次に、（Ｋ＋１）ＴS 秒時の
【００９７】
【外８９】 を（４）式で算出する（ステップ１４）。ここで、
【００９８】
【外９０】 は（１２）式で算出する。
【００９９】
【数２２】 最後に、
【０１００】
【外９１】 、磁束位置を出力する（ステップ１５）。
【０１０１】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本実施例に
よる推定速度のシミュレーションの結果を示す図であ
る。ωr が真値、
よる推定速度のシミュレーションの結果を示す図であ
る。ωr が真値、
【０１０２】
【外９２】 が推定値である。ωr が２００（ｒｐｍ），１００（ｒ
ｐｍ），１０（ｒｐｍ）の場合についてそれぞれ示され
ており、図４の従来結果と比べて本実施例の方が誤差が
少ないことがわかる。
ｐｍ），１０（ｒｐｍ）の場合についてそれぞれ示され
ており、図４の従来結果と比べて本実施例の方が誤差が
少ないことがわかる。
【０１０３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、２次鎖交
磁束推定値から求めた２次鎖交磁束の絶対値を速度推定
値を補正することにより、速度推定値の誤差を減少させ
ることができる効果がある。
磁束推定値から求めた２次鎖交磁束の絶対値を速度推定
値を補正することにより、速度推定値の誤差を減少させ
ることができる効果がある。
【図１】本発明の一実施例の誘導電動機制御装置の構成
図である。
図である。
【図２】図１中の磁束・速度全次元オブザーバ８の処理
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図３】図１の実施例を用いたとき速度推定値のシミュ
レーション波形を示す図である。
レーション波形を示す図である。
【図４】従来技術による速度推定値のシミュレーション
は波形を示す図である。
は波形を示す図である。
【図５】本発明の原理を説明するための図である。
【図６】従来の誘導電動機の速度推定方法を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】電流、磁束ベクトルと推定トルクの誤差の関係
を示す図である。
を示す図である。
１ 誘導電動機 ２ 速度フィードバックコントローラ ３ フィードフォワードコントローラ ４ トルク電流フィードバックコントローラ ５ 界磁電流フィードバックコントローラ ６ ベクトル制御部 ７ インバータ ８ ３相／２相変換器 ９ 磁束・速度全次元オブザーバ １０〜１５ ステップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 進也 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (3)
- 【請求項１】 誘導電動機の一次電流を固定座標系で変
換した電流値 【外１】 を観測量として、また一次電圧を前記固定座標系で変換
した電圧値 【外２】 を用い、電流推定値 【外３】 と固定子座標系で変換した２次鎖交磁束推定値 【外４】 を推定し、 前記２次鎖交磁束推定値 【外５】 のそれぞれの自乗の和を１／２乗し、これに１／Ｌｍ
（Ｌｍ：相互インダクタンス）を乗じることにより導出
される界磁電流絶対値 【外６】 を用い、速度推定値 【外７】 を補正する、誘導電動機の速度推定方法。 - 【請求項２】 【外８】 と 【外９】 の偏差で速度推定値 【外１０】 を補正する、請求項１記載の速度推定方法。
- 【請求項３】 速度指令値 【外１１】 と速度推定値 【外１２】 との偏差を入力し、トルク電流指令を出力する速度フィ
ードバックコントローラと、 速度指令値 【外１３】 と界磁電流指令 【外１４】 と前記速度フィードバックコントローラの出力を入力す
るフィードフォワードコントローラと、 前記速度フィードバックコントローラの出力とｑ軸電流
推定値 【外１５】 の偏差を入力するトルク電流フィードバックコントロー
ラと、 界磁電流指令 【外１６】 とｄ軸電流推定値 【外１７】 の偏差を入力する界磁電流フィードバックコントローラ
と、 前記フィードフォワードコントローラの出力と前記トル
ク電流フィードバックコントローラの出力の加算値であ
るｑ相電圧指令 【外１８】 と、前記フィードフォワードコントローラの出力と前記
励磁電流フィードバックコントローラの出力の加算値で
あるｄ相電圧指令 【外１９】 と磁束位置を入力し、インバータを介して誘導電動機に
三相の一次電圧ｖu ，ｖ v ，ｖw を印加するベクトル制
御部と、 前記一次電圧ｖu ，ｖv ，ｖw と前誘導電動機に流れる
三相の一次電流ｉu ，ｉv ，ｉw を入力し、α軸一次電
圧 【外２０】 とβ軸一次電圧 【外２１】 とα軸一次電流 【外２２】 とβ軸一次電流 【外２３】 を出力する３相／２相変換器と、 前記３相／２相変換器から出力された 【外２４】 と前回導出した一次電流のα軸、β軸成分推定値 【外２５】 と二次磁束のα軸、β軸成分推定値 【外２６】 を用いて 【外２７】 を 【外２８】 の時定数のローパスフィルタを通して得られる 【外２９】 と界磁電流絶対値 【外３０】 を算出し、次に速度推定値 【外３１】 を計算し、これを請求項１記載の方法により補正し、
（Ｋ＋１）Ｔs （Ｋ＝０，１，２，・・・，Ｔs はサン
プリングタイム）秒時の 【外３２】 を算出し、 【外３３】 と磁束位置を出力する磁束速度全次元オブザーバを有す
る誘導電動機駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00724295A JP3674638B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 誘導電動機の速度推定方法および誘導電動機駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00724295A JP3674638B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 誘導電動機の速度推定方法および誘導電動機駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08205599A true JPH08205599A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3674638B2 JP3674638B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=11660546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00724295A Expired - Lifetime JP3674638B2 (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 誘導電動機の速度推定方法および誘導電動機駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3674638B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1084688A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-31 | Samsung Electron Co Ltd | モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 |
| US7463005B2 (en) | 2003-03-12 | 2008-12-09 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Method and device for sensorless vector control for AC motor |
| JP2011223724A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Omron Automotive Electronics Co Ltd | モータ駆動装置 |
| DE102013209335A1 (de) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | Robert Bosch Gmbh | Simulieren und Regeln eines feldorientierten Magnetisierungsstroms eines Rotors einer Asynchronmaschine |
| DE102013209319A1 (de) * | 2013-05-21 | 2014-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Simulieren eines Feldwinkels zwischen einem eine Asynchronmaschine beschreibenden statororientierten Koordinatensystem und einem die Asynchronmaschine beschreibenden simulierten feldorientierten Koordinatensystem |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP00724295A patent/JP3674638B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1084688A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-31 | Samsung Electron Co Ltd | モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 |
| US7463005B2 (en) | 2003-03-12 | 2008-12-09 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Method and device for sensorless vector control for AC motor |
| JP2011223724A (ja) * | 2010-04-08 | 2011-11-04 | Omron Automotive Electronics Co Ltd | モータ駆動装置 |
| DE102013209335A1 (de) * | 2013-05-21 | 2014-11-27 | Robert Bosch Gmbh | Simulieren und Regeln eines feldorientierten Magnetisierungsstroms eines Rotors einer Asynchronmaschine |
| DE102013209319A1 (de) * | 2013-05-21 | 2014-12-11 | Robert Bosch Gmbh | Simulieren eines Feldwinkels zwischen einem eine Asynchronmaschine beschreibenden statororientierten Koordinatensystem und einem die Asynchronmaschine beschreibenden simulierten feldorientierten Koordinatensystem |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3674638B2 (ja) | 2005-07-20 |
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