JPH09266700A - ベクトル制御装置の安定運転方法 - Google Patents
ベクトル制御装置の安定運転方法Info
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力電圧飽和時に安定した運転を確保する。
【解決手段】 励磁電流指令Ｉd * およびトルク電流指
令Ｉq * を出力し、励磁電流を示す励磁電流検出値Ｉ
dFB およびトルク電流を示すトルク電流検出値ＩqF B が
それぞれ指令値となるように、インバータ１３から誘導
電動機４に交流電流を供給する。インバータ１３の出力
電圧が飽和しないときには、励磁電流指令Ｉ d * を一定
にしている。インバータ１３の出力電圧が飽和した際に
は、まず励磁電流指令Ｉd * およびトルク電流指令Ｉq
* を共に減少させる。そして、実際の励磁電流を示す励
磁電流検出値ＩdFB が指令した値にまで減少した後に、
励磁電流の減少によるトルク不足を補償する分だけ、ト
ルク電流指令Ｉq * を増加させてトルク電流を増加させ
る。
令Ｉq * を出力し、励磁電流を示す励磁電流検出値Ｉ
dFB およびトルク電流を示すトルク電流検出値ＩqF B が
それぞれ指令値となるように、インバータ１３から誘導
電動機４に交流電流を供給する。インバータ１３の出力
電圧が飽和しないときには、励磁電流指令Ｉ d * を一定
にしている。インバータ１３の出力電圧が飽和した際に
は、まず励磁電流指令Ｉd * およびトルク電流指令Ｉq
* を共に減少させる。そして、実際の励磁電流を示す励
磁電流検出値ＩdFB が指令した値にまで減少した後に、
励磁電流の減少によるトルク不足を補償する分だけ、ト
ルク電流指令Ｉq * を増加させてトルク電流を増加させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベクトル制御装置
の安定運転方法に関し、ベクトル制御装置の出力電圧が
飽和した時にも出力トルクを確保して安定した運転制御
ができるように工夫したものである。
の安定運転方法に関し、ベクトル制御装置の出力電圧が
飽和した時にも出力トルクを確保して安定した運転制御
ができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】電気自動車では、バッテリの直流電圧を
インバータにより交流電圧に変換して、交流電動機（誘
導電動機や同期電動機）に供給して駆動走行している。
しかも、交流電動機の速度制御をするために、ベクトル
制御方法を採用している。例えば、誘導電動機のベクト
ル制御をするためには、一次電流を励磁電流とトルク電
流とに分け、各々を独立に制御することにより、トルク
の高速応答および高精度制御を実現している。一般に
は、過渡現象を防止するため、定出力運転などの特別な
場合を除いて、運転状態に関係なく励磁電流を一定にし
てベクトル制御をしている。
インバータにより交流電圧に変換して、交流電動機（誘
導電動機や同期電動機）に供給して駆動走行している。
しかも、交流電動機の速度制御をするために、ベクトル
制御方法を採用している。例えば、誘導電動機のベクト
ル制御をするためには、一次電流を励磁電流とトルク電
流とに分け、各々を独立に制御することにより、トルク
の高速応答および高精度制御を実現している。一般に
は、過渡現象を防止するため、定出力運転などの特別な
場合を除いて、運転状態に関係なく励磁電流を一定にし
てベクトル制御をしている。
【０００３】ここで、誘導電動機を用いた電気自動車の
従来のベクトル制御装置を、図３を参照して説明する。
図３に示すように、トルク電流設定器１は、アクセル開
度に応じた（比例した）トルク電流指令Ｉq * を出力す
る。また、励磁電流設定器２は、一定値の励磁電流指令
Ｉd * を出力する。
従来のベクトル制御装置を、図３を参照して説明する。
図３に示すように、トルク電流設定器１は、アクセル開
度に応じた（比例した）トルク電流指令Ｉq * を出力す
る。また、励磁電流設定器２は、一定値の励磁電流指令
Ｉd * を出力する。
【０００４】すべり周波数演算部３は、トルク電流指令
Ｉq * と、これに直交する励磁電流指令Ｉd * と、誘導
電動機４の二次時定数τ2 から、すべり周波数ωs を求
める。速度検出器５は、誘導電動機４の回転速度を示す
速度検出器ωr を求める。
Ｉq * と、これに直交する励磁電流指令Ｉd * と、誘導
電動機４の二次時定数τ2 から、すべり周波数ωs を求
める。速度検出器５は、誘導電動機４の回転速度を示す
速度検出器ωr を求める。
【０００５】すべり周波数ωs は、誘導電動機４の速度
検出値ωr と加算されて一次角速度ωに変換され、この
角速度ωは積分演算部６によって積分されて位相角θ*
として求められる。
検出値ωr と加算されて一次角速度ωに変換され、この
角速度ωは積分演算部６によって積分されて位相角θ*
として求められる。
【０００６】電流制御部７はトルク電流指令Ｉq * 及び
励磁電流指令Ｉd * に対して夫々のトルク電流検出値Ｉ
qFB 及び励磁電流検出値ＩdFB との偏差から比例積分演
算による演算を行い、さらに両演算結果に対して誘導電
動機内の干渉分を加減算して回転座標のトルク軸電圧制
御信号Ｖq と励磁軸電圧制御信号Ｖd を得る。
励磁電流指令Ｉd * に対して夫々のトルク電流検出値Ｉ
qFB 及び励磁電流検出値ＩdFB との偏差から比例積分演
算による演算を行い、さらに両演算結果に対して誘導電
動機内の干渉分を加減算して回転座標のトルク軸電圧制
御信号Ｖq と励磁軸電圧制御信号Ｖd を得る。
【０００７】トルク電流検出値ＩqFB 及び励磁電流検出
値ＩdFB は誘導電動機４の二相電流検出値から演算され
る。この演算は二相電流ＩU ，Ｉw をＡ／Ｄ変換部８で
夫々ディジタル値に変換し、両者の加算によってＶ相の
電流検出値Ｉv も求め、各電流値ＩU ，Ｉv ，Ｉw から
三相／二相変換部９で固定座標の二相交流電流に変換
し、これを座標変換部１０で回転座標のトルク電流検出
値ＩqFB と励磁電流検出値ＩdFB に変換する。
値ＩdFB は誘導電動機４の二相電流検出値から演算され
る。この演算は二相電流ＩU ，Ｉw をＡ／Ｄ変換部８で
夫々ディジタル値に変換し、両者の加算によってＶ相の
電流検出値Ｉv も求め、各電流値ＩU ，Ｉv ，Ｉw から
三相／二相変換部９で固定座標の二相交流電流に変換
し、これを座標変換部１０で回転座標のトルク電流検出
値ＩqFB と励磁電流検出値ＩdFB に変換する。
【０００８】電流制御部７からの非干渉化した電圧制御
信号Ｖq ，Ｖd は座標変換部１１によって極座標の一次
電圧指令Ｖ1 と位相角φに変換され、さらに極座標／三
相変換部１２によって固定座標の三相電圧指令ＶU ，Ｖ
v ，Ｖw に変換され、ＰＷＭインバータ１３の出力電圧
制御信号にされる。
信号Ｖq ，Ｖd は座標変換部１１によって極座標の一次
電圧指令Ｖ1 と位相角φに変換され、さらに極座標／三
相変換部１２によって固定座標の三相電圧指令ＶU ，Ｖ
v ，Ｖw に変換され、ＰＷＭインバータ１３の出力電圧
制御信号にされる。
【０００９】ＰＷＭインバータ１３は、三相電圧指令Ｖ
U ，Ｖv ，Ｖw に応じて、車載バッテリーＢの直流電流
を三相交流電流に変換して誘導電動機４に供給してい
る。これにより誘導電動機４が駆動して、電気自動車が
走行する。
U ，Ｖv ，Ｖw に応じて、車載バッテリーＢの直流電流
を三相交流電流に変換して誘導電動機４に供給してい
る。これにより誘導電動機４が駆動して、電気自動車が
走行する。
【００１０】上述したベクトル制御装置において、ＰＷ
Ｍインバータ１３の出力電圧が飽和した場合には、励磁
電流指令Ｉd * を絞って励磁電流を絞ると同時にトルク
電流指令Ｉq * を増やしてトルク電流を増やす制御を行
う。このようにすることにより、トルクを確保しつつ、
出力電圧を低下させてインバータ出力電圧の飽和を防ぐ
ことができる。
Ｍインバータ１３の出力電圧が飽和した場合には、励磁
電流指令Ｉd * を絞って励磁電流を絞ると同時にトルク
電流指令Ｉq * を増やしてトルク電流を増やす制御を行
う。このようにすることにより、トルクを確保しつつ、
出力電圧を低下させてインバータ出力電圧の飽和を防ぐ
ことができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術では、電圧飽和の際に励磁電流を絞る制御を行う。
その場合、励磁電流指令Ｉd * を低減しても、モータ磁
束（励磁電流によって発生するモータ磁束）は、急峻に
は変化しない。そのため、実際に励磁電流（励磁電流検
出値ＩdFB ）が低減するまでの間、出力電圧飽和状態が
継続し、電流制御が正しく行えない状態になり、制御が
不安定になることがある。特に、電気自動車などのバッ
テリー電源の場合、インバータに入力される直流電圧が
出力によって大きく低下するので、電圧飽和が発生しや
すく問題となる場合が多い。
技術では、電圧飽和の際に励磁電流を絞る制御を行う。
その場合、励磁電流指令Ｉd * を低減しても、モータ磁
束（励磁電流によって発生するモータ磁束）は、急峻に
は変化しない。そのため、実際に励磁電流（励磁電流検
出値ＩdFB ）が低減するまでの間、出力電圧飽和状態が
継続し、電流制御が正しく行えない状態になり、制御が
不安定になることがある。特に、電気自動車などのバッ
テリー電源の場合、インバータに入力される直流電圧が
出力によって大きく低下するので、電圧飽和が発生しや
すく問題となる場合が多い。
【００１２】本発明は、上記従来技術に鑑み、電圧飽和
時に励磁電流を絞り出力電圧を低減する制御を行ったと
きの過渡的な制御不安をなくして、安定した制御のでき
るベクトル制御装置の安定運転方法を提供することを目
的とする。
時に励磁電流を絞り出力電圧を低減する制御を行ったと
きの過渡的な制御不安をなくして、安定した制御のでき
るベクトル制御装置の安定運転方法を提供することを目
的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、交流電動機の励磁電流の値を指令する励磁
電流指令とトルク電流の値を指令するトルク電流指令を
出力し、指令した励磁電流値およびトルク電流値となる
ような交流電流をインバータから交流電動機に出力させ
るよう前記インバータを制御するベクトル制御装置にお
いて、インバータの出力電圧が飽和した時に、励磁電流
指令を減少させるとともにトルク電流指令を減少させ、
実際の励磁電流値が、減少させた前記励磁電流指令で示
す値になったら、励磁電流の減少により減少したトルク
を補償する分だけ、トルク電流を増加させるようトルク
電流指令を増加させることを特徴とする。
明の構成は、交流電動機の励磁電流の値を指令する励磁
電流指令とトルク電流の値を指令するトルク電流指令を
出力し、指令した励磁電流値およびトルク電流値となる
ような交流電流をインバータから交流電動機に出力させ
るよう前記インバータを制御するベクトル制御装置にお
いて、インバータの出力電圧が飽和した時に、励磁電流
指令を減少させるとともにトルク電流指令を減少させ、
実際の励磁電流値が、減少させた前記励磁電流指令で示
す値になったら、励磁電流の減少により減少したトルク
を補償する分だけ、トルク電流を増加させるようトルク
電流指令を増加させることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一機能
を果たす部分についての説明は省略し、本発明の特徴部
分を中心にして説明する。
面に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一機能
を果たす部分についての説明は省略し、本発明の特徴部
分を中心にして説明する。
【００１５】図１は本発明の実施の形態にかかるベクト
ル制御装置を示し、図２は出力電圧飽和時において安定
運転を確保するために行う制御動作を示す。図１に示す
ように、トルク電流設定器１ａには、実際の励磁電流を
示す励磁電流検出値ＩdFB も入力されるようになってい
る。
ル制御装置を示し、図２は出力電圧飽和時において安定
運転を確保するために行う制御動作を示す。図１に示す
ように、トルク電流設定器１ａには、実際の励磁電流を
示す励磁電流検出値ＩdFB も入力されるようになってい
る。
【００１６】ＰＷＭインバータ１３の出力電圧が飽和し
たときには、図２に示すように、励磁電流設定器２が励
磁電流指令Ｉd * を減少させるとともに、トルク電流設
定器１ａがトルク電流指令Ｉq * を減少させる。励磁電
流指令Ｉd * が減少しても、実際の励磁電流を示す励磁
電流検出値ＩdFB は急峻には減少できない。つまり、励
磁電流検出値ＩdFB は、励磁電流指令Ｉd * に対して、
磁束低減遅れ時間Ｔdだけ遅れて値が減少する。
たときには、図２に示すように、励磁電流設定器２が励
磁電流指令Ｉd * を減少させるとともに、トルク電流設
定器１ａがトルク電流指令Ｉq * を減少させる。励磁電
流指令Ｉd * が減少しても、実際の励磁電流を示す励磁
電流検出値ＩdFB は急峻には減少できない。つまり、励
磁電流検出値ＩdFB は、励磁電流指令Ｉd * に対して、
磁束低減遅れ時間Ｔdだけ遅れて値が減少する。
【００１７】一方、実際のトルク電流を示すトルク電流
検出値ＩqFB は、トルク電流指令Ｉ q * にほぼ追従して
減少する。
検出値ＩqFB は、トルク電流指令Ｉ q * にほぼ追従して
減少する。
【００１８】励磁電流検出値ＩdFB の値が励磁電流指令
Ｉd * で設定した値（減少した設定値）になった時点
で、トルク電流設定器１ａは、トルク電流指令Ｉq * の
値を増加させる。つまり、励磁電流の減少により不足す
る出力トルクを補償する分だけ、トルク電流指令Ｉq *
を増加させるのである。このように、トルク電流指令Ｉ
q * を増加させると、これに追従してトルク電流検出値
ＩqFB （実際のトルク電流）が増加する。
Ｉd * で設定した値（減少した設定値）になった時点
で、トルク電流設定器１ａは、トルク電流指令Ｉq * の
値を増加させる。つまり、励磁電流の減少により不足す
る出力トルクを補償する分だけ、トルク電流指令Ｉq *
を増加させるのである。このように、トルク電流指令Ｉ
q * を増加させると、これに追従してトルク電流検出値
ＩqFB （実際のトルク電流）が増加する。
【００１９】上述したように、本実施の形態では、イン
バータの出力電圧が飽和した時には、励磁電流指令Ｉd
* を減少させるとともに、比較的急峻に変化するトルク
電流を指令するトルク電流指令Ｉq * も減少させ、実際
の励磁電流が指令値どうりに減少した後に、トルク電流
指令Ｉq * を増加させて実際のトルク電流を増加させる
ようにしているので、過渡的な電圧飽和による制御不安
定を解消しつつ必要なトルクを確保することができる。
バータの出力電圧が飽和した時には、励磁電流指令Ｉd
* を減少させるとともに、比較的急峻に変化するトルク
電流を指令するトルク電流指令Ｉq * も減少させ、実際
の励磁電流が指令値どうりに減少した後に、トルク電流
指令Ｉq * を増加させて実際のトルク電流を増加させる
ようにしているので、過渡的な電圧飽和による制御不安
定を解消しつつ必要なトルクを確保することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
たように、本発明によれば、インバータの出力電圧が飽
和したときに、励磁電流指令およびトルク電流指令を減
少させ、実際の励磁電流が減少した後に、トルク電流指
令を増加させるようにしたので、電圧飽和時に励磁電流
を絞り、出力電圧を低減する制御を行ったときの過渡的
な制御不安を無くし安定した制御を行うことができる。
また、この時のトルクを確保することもできる。
たように、本発明によれば、インバータの出力電圧が飽
和したときに、励磁電流指令およびトルク電流指令を減
少させ、実際の励磁電流が減少した後に、トルク電流指
令を増加させるようにしたので、電圧飽和時に励磁電流
を絞り、出力電圧を低減する制御を行ったときの過渡的
な制御不安を無くし安定した制御を行うことができる。
また、この時のトルクを確保することもできる。
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図。
【図２】出力電圧飽和時に安定運転を確保するために行
う制御時の電流指令状態を示す特性図。
う制御時の電流指令状態を示す特性図。
【図３】従来のベクトル制御装置を示すブロック図。
１，１ａ トルク電流設定器 ２ 励磁電流設定器 ３ すべり周波数演算部 ４ 誘導電動機 ５ 速度検出部 ６ 積分演算部 ７ 電流制御部 ８ Ａ／Ｄ変換部 ９ 三相／二相変換部 １０ 座標変換部 １１ 座標変換部 １２ 極座標／三相変換部 １３ ＰＷＭインバータ Ｂ 車載バッテリー Ｉq * トルク電流指令 １d * 励磁電流指令 ωs すべり周波数 ωr 速度検出値 ω 一次角速度 θ* 位相角 Ｖq トルク軸電圧制御信号 Ｖd 励磁軸電圧制御信号 ＩqFB トルク電流検出値 ＩdFB 励磁電流検出値 Ｖ1 一次電圧指令 φ 位相角 Ｖu ，Ｖv ，Ｖw 三相電圧指令
Claims (1)
- 【請求項１】 交流電動機の励磁電流の値を指令する励
磁電流指令とトルク電流の値を指令するトルク電流指令
を出力し、指令した励磁電流値およびトルク電流値とな
るような交流電流をインバータから交流電動機に出力さ
せるよう前記インバータを制御するベクトル制御装置に
おいて、 インバータの出力電圧が飽和した時に、励磁電流指令を
減少させるとともにトルク電流指令を減少させ、実際の
励磁電流値が、減少させた前記励磁電流指令で示す値に
なったら、励磁電流の減少により減少したトルクを補償
する分だけ、トルク電流を増加させるようトルク電流指
令を増加させることを特徴とするベクトル制御装置の安
定運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8071805A JPH09266700A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ベクトル制御装置の安定運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8071805A JPH09266700A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ベクトル制御装置の安定運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266700A true JPH09266700A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13471161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8071805A Withdrawn JPH09266700A (ja) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | ベクトル制御装置の安定運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09266700A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089334A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電気自動車用電力変換装置 |
| JP2007215365A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | 交流電動機システム，交流電動機システムの制御方法およびそれにかかわる電力変換装置 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP8071805A patent/JPH09266700A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007089334A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 電気自動車用電力変換装置 |
| JP2007215365A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Hitachi Ltd | 交流電動機システム，交流電動機システムの制御方法およびそれにかかわる電力変換装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |