JPH1023800A - 誘導電動機の速度制御方法 - Google Patents
誘導電動機の速度制御方法Info
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- JPH1023800A JPH1023800A JP8176213A JP17621396A JPH1023800A JP H1023800 A JPH1023800 A JP H1023800A JP 8176213 A JP8176213 A JP 8176213A JP 17621396 A JP17621396 A JP 17621396A JP H1023800 A JPH1023800 A JP H1023800A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電動機定数の変動等による速度推定誤差の影響
を受けることなく、零速度域においてもトルク不足を生
じない誘導電動機の速度制御法を提供すること。 【解決手段】速度指令値が所定値以下の場合、ｄ軸電流
を通常時の値以上に制御すると共に、周波数指令値の演
算に速度推定値の代わりに速度指令値を用いる。 【効果】零速度域からトルク不足なしに誘導電動機の速
度制御を行うことができる。
を受けることなく、零速度域においてもトルク不足を生
じない誘導電動機の速度制御法を提供すること。 【解決手段】速度指令値が所定値以下の場合、ｄ軸電流
を通常時の値以上に制御すると共に、周波数指令値の演
算に速度推定値の代わりに速度指令値を用いる。 【効果】零速度域からトルク不足なしに誘導電動機の速
度制御を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導電動機の速度
制御方法に関し、特に電動機取り付けの速度センサが不
要で零速度域から高トルクが得られる速度センサレスベ
クトル制御法に関する。
制御方法に関し、特に電動機取り付けの速度センサが不
要で零速度域から高トルクが得られる速度センサレスベ
クトル制御法に関する。
【０００２】
【従来の技術】誘導電動機のベクトル制御においては、
電動機の回転速度とすべり周波数基準値の加算値に応じ
て変換器の出力周波数を制御する方法が一般的である。
一方、速度センサレスベクトル制御においては、実回転
速度の代わりに速度推定値を用いて出力周波数を制御す
る。ところが、速度推定値には誤差が含まれるため、実
すべり周波数は適正基準値から変動するようになる。こ
のとき、電動機磁束はトルク変化に応じて変動（減少）
するようになり、この結果、電動機発生トルクはトルク
電流に比例しなくなり、極度の場合は、トルク不足を来
たす場合がある。速度推定の誤差原因としては、速度推
定演算に用いる電動機定数（１次および２次抵抗）の設
定誤差、並びにこれを１次原因として２次的に発生する
電動機磁束の変動が挙げられる。従来はこれらの変動を
補償する十分な方法がなく、このため、特に零速度近傍
においてトルク不足を生じる場合があった。なお、関係
の文献としては、奥山、他「速度、電圧センサレスベク
トル制御における制御定数設定誤差の影響とその補償」
電学論Ｄ,１１０,４４７（平２−５）がある。
電動機の回転速度とすべり周波数基準値の加算値に応じ
て変換器の出力周波数を制御する方法が一般的である。
一方、速度センサレスベクトル制御においては、実回転
速度の代わりに速度推定値を用いて出力周波数を制御す
る。ところが、速度推定値には誤差が含まれるため、実
すべり周波数は適正基準値から変動するようになる。こ
のとき、電動機磁束はトルク変化に応じて変動（減少）
するようになり、この結果、電動機発生トルクはトルク
電流に比例しなくなり、極度の場合は、トルク不足を来
たす場合がある。速度推定の誤差原因としては、速度推
定演算に用いる電動機定数（１次および２次抵抗）の設
定誤差、並びにこれを１次原因として２次的に発生する
電動機磁束の変動が挙げられる。従来はこれらの変動を
補償する十分な方法がなく、このため、特に零速度近傍
においてトルク不足を生じる場合があった。なお、関係
の文献としては、奥山、他「速度、電圧センサレスベク
トル制御における制御定数設定誤差の影響とその補償」
電学論Ｄ,１１０,４４７（平２−５）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、電動
機定数の変動等による速度推定誤差の影響を受けること
なく、零速度域においてもトルク不足を生じない誘導電
動機の速度制御法を提供することにある。
機定数の変動等による速度推定誤差の影響を受けること
なく、零速度域においてもトルク不足を生じない誘導電
動機の速度制御法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、速度指令値が
所定値以下の場合、ｄ軸電流を通常時の値以上に制御
し、また、周波数指令値を速度推定値に代えて速度指令
値に基づいて演算するようにしたことを特徴とする。
所定値以下の場合、ｄ軸電流を通常時の値以上に制御
し、また、周波数指令値を速度推定値に代えて速度指令
値に基づいて演算するようにしたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について図を用い
て説明する。図１は、本発明の一実施例の速度センサレ
スベクトル制御装置の構成例を示す。１は誘導電動機、
２は電圧指令値Ｖ1* に比例した出力電圧を出力する電
力変換器、３は変換器出力電流ｉｕ，ｉｗを座標変換
し、ｄ軸およびｑ軸電流ｉｄ，ｉｑを演算する座標変換
器、４はｑ軸電圧指令値Ｖｑ**およびｉｑに基づいて速
度推定値ωｒ＾を演算する速度推定器、５は速度指令値
ωｒ* と速度推定値ωｒ＾の偏差に応じて、ｑ軸電流指
令値ｉｑ* を出力する速度制御器で、ｉｄに応じてｉｑ
* を制限する制限器を備えている。６はｉｑ* とｉｑに
応じてΔｑを出力するｑ軸電流制御器、７はｉｑ*に基
づいてすべり周波数基準値ωｓ* を演算するすべり周波
数演算器、８は、ωr＾とωs* を加算して信号ω1 *を得
る加算器、９はω1 *とωr*を回転速度の大小に応じて切
り替えて出力する切り替え器で、ω1 *と関数器９１の出
力Ｇａ１を乗算する乗算器９２、ωr*と関数器９３の出
力Ｇａ２を乗算する乗算器９４、および両乗算器の出力
を加算する加算器９５により構成される。１０は切替回
路９からの出力周波数指令値ω1 ** を積分して位相基準
値θを出力する位相基準発生器、１１はｄ軸電流指令器
で、添加電流値Δｉｄと関数器１１１の出力Ｇａ３を乗
算する乗算器１１２、および基準電流値ｉｄ* と乗算器
出力を加算し、その一次遅れ値ｉｄ**を出力する遅れ回
路１１３により構成される。１２はｉｄ**とｉｄの偏差
に応じた信号Δｄを出力するｄ軸電流制御器、１３はｉ
ｄ**，ｉｑ*、およびω1 ** に基づいてｄ軸およびｑ軸
電圧基準値Ｖｄ*，Ｖｑ*を演算する電圧演算器、１４は
Ｖｄ*とΔｄの加算値Ｖｄ**を出力する加算器、１５は
Ｖｑ*とΔｑの加算値Ｖｑ**を出力する加算器、１６は
Ｖｄ**とＶｑ**を座標変換し、変換器出力電圧指令値Ｖ
1*（３相）を出力する座標変換器である。
て説明する。図１は、本発明の一実施例の速度センサレ
スベクトル制御装置の構成例を示す。１は誘導電動機、
２は電圧指令値Ｖ1* に比例した出力電圧を出力する電
力変換器、３は変換器出力電流ｉｕ，ｉｗを座標変換
し、ｄ軸およびｑ軸電流ｉｄ，ｉｑを演算する座標変換
器、４はｑ軸電圧指令値Ｖｑ**およびｉｑに基づいて速
度推定値ωｒ＾を演算する速度推定器、５は速度指令値
ωｒ* と速度推定値ωｒ＾の偏差に応じて、ｑ軸電流指
令値ｉｑ* を出力する速度制御器で、ｉｄに応じてｉｑ
* を制限する制限器を備えている。６はｉｑ* とｉｑに
応じてΔｑを出力するｑ軸電流制御器、７はｉｑ*に基
づいてすべり周波数基準値ωｓ* を演算するすべり周波
数演算器、８は、ωr＾とωs* を加算して信号ω1 *を得
る加算器、９はω1 *とωr*を回転速度の大小に応じて切
り替えて出力する切り替え器で、ω1 *と関数器９１の出
力Ｇａ１を乗算する乗算器９２、ωr*と関数器９３の出
力Ｇａ２を乗算する乗算器９４、および両乗算器の出力
を加算する加算器９５により構成される。１０は切替回
路９からの出力周波数指令値ω1 ** を積分して位相基準
値θを出力する位相基準発生器、１１はｄ軸電流指令器
で、添加電流値Δｉｄと関数器１１１の出力Ｇａ３を乗
算する乗算器１１２、および基準電流値ｉｄ* と乗算器
出力を加算し、その一次遅れ値ｉｄ**を出力する遅れ回
路１１３により構成される。１２はｉｄ**とｉｄの偏差
に応じた信号Δｄを出力するｄ軸電流制御器、１３はｉ
ｄ**，ｉｑ*、およびω1 ** に基づいてｄ軸およびｑ軸
電圧基準値Ｖｄ*，Ｖｑ*を演算する電圧演算器、１４は
Ｖｄ*とΔｄの加算値Ｖｄ**を出力する加算器、１５は
Ｖｑ*とΔｑの加算値Ｖｑ**を出力する加算器、１６は
Ｖｄ**とＶｑ**を座標変換し、変換器出力電圧指令値Ｖ
1*（３相）を出力する座標変換器である。
【０００６】以上において、９，１１が本発明に特徴的
なところである。９，１１内の関数器の特性は次のよう
である。関数器９１の出力Ｇａ１はωr*が零近傍では
０、大では１の値をとり、関数器９２の出力Ｇａ２はそ
の逆の値をとる。すなわち、Ｇａ１，Ｇａ２は互いに相
補の、（数１）の関係にある。
なところである。９，１１内の関数器の特性は次のよう
である。関数器９１の出力Ｇａ１はωr*が零近傍では
０、大では１の値をとり、関数器９２の出力Ｇａ２はそ
の逆の値をとる。すなわち、Ｇａ１，Ｇａ２は互いに相
補の、（数１）の関係にある。
【０００７】
【数１】 Ｇａ１＋Ｇａ２＝１ …（数１） したがって、切り替え器９の出力ω1 ** は（数２）で与
えられる。これより、ω1 ** は零速域ではωr*に、それ
以外ではω1 *に一致する。Ｇａ１，Ｇａ２の漸増／漸減
領域は切り替えを円滑に行うためのもので、この領域で
はω1 ** としてω1 *とωr*の中間値が出力される。
えられる。これより、ω1 ** は零速域ではωr*に、それ
以外ではω1 *に一致する。Ｇａ１，Ｇａ２の漸増／漸減
領域は切り替えを円滑に行うためのもので、この領域で
はω1 ** としてω1 *とωr*の中間値が出力される。
【０００８】
【数２】 ω1 **＝ω1 *・Ｇａ１＋ωr*・Ｇａ２ …（数２） また、関数器１１１の出力Ｇａ３は、ωr*が零近傍では
１、それ以外では０の値をとる。これにより、ｉｄ**お
よびｉｄは零速度域において基準値ｉｄ* からΔｉｄだ
け強められる。
１、それ以外では０の値をとる。これにより、ｉｄ**お
よびｉｄは零速度域において基準値ｉｄ* からΔｉｄだ
け強められる。
【０００９】次にシステム全体の動作について述べる。
構成要素の１〜７，１０，１２，１３，１４〜１６につ
いては、従来の速度センサレスベクトル制御システムと
同様であるが、先ず概要について述べる。
構成要素の１〜７，１０，１２，１３，１４〜１６につ
いては、従来の速度センサレスベクトル制御システムと
同様であるが、先ず概要について述べる。
【００１０】速度センサレスベクトル制御においては、
変換器出力電圧および出力電流に基づいて回転速度を推
定し、これを速度制御器５にフィードバックして速度制
御を行うと共に、速度推定値ωr＾とすべり周波数基準
値ωs* の加算値に従い変換器出力周波数を制御する。
周知の速度センサ付きベクトル制御との違いは、電動機
取り付けの速度センサからの速度検出値を用いる代わり
に速度推定値を用いる点にあるが、基本動作は同様であ
る。
変換器出力電圧および出力電流に基づいて回転速度を推
定し、これを速度制御器５にフィードバックして速度制
御を行うと共に、速度推定値ωr＾とすべり周波数基準
値ωs* の加算値に従い変換器出力周波数を制御する。
周知の速度センサ付きベクトル制御との違いは、電動機
取り付けの速度センサからの速度検出値を用いる代わり
に速度推定値を用いる点にあるが、基本動作は同様であ
る。
【００１１】速度制御器５からのｑ軸電流指令値ｉｑ*
並びにｄ軸電流指令ｉｄ**に従い電動機電流ｉｑ，ｉｄ
を制御するには、このために必要な電動機電圧を変換器
より供給する必要がある。そこで、電圧演算器１３にお
いて、電流指令値ｉｄ**，ｉｑ*および周波数指令ω1 **
に基づいてｄ軸およびｑ軸電圧基準値Ｖｄ*，Ｖｑ*を演
算し、これを用いて変換器出力電圧を制御する。しか
し、これだけでは制御誤差により電流ｉｄ，ｉｑが各指
令値に一致しないため、ｑ軸およびｄ軸電流制御器６，
１２からのΔｑ，Δｄにより電圧Ｖｑ*，Ｖｄ*を修正
し、ｉｑ，ｉｄを指令値に一致するように制御する。こ
のようにしてすべり周波数制御型ベクトル制御の動作が
行われ、電動機トルクはｉｑ*に比例して制御される。
並びにｄ軸電流指令ｉｄ**に従い電動機電流ｉｑ，ｉｄ
を制御するには、このために必要な電動機電圧を変換器
より供給する必要がある。そこで、電圧演算器１３にお
いて、電流指令値ｉｄ**，ｉｑ*および周波数指令ω1 **
に基づいてｄ軸およびｑ軸電圧基準値Ｖｄ*，Ｖｑ*を演
算し、これを用いて変換器出力電圧を制御する。しか
し、これだけでは制御誤差により電流ｉｄ，ｉｑが各指
令値に一致しないため、ｑ軸およびｄ軸電流制御器６，
１２からのΔｑ，Δｄにより電圧Ｖｑ*，Ｖｄ*を修正
し、ｉｑ，ｉｄを指令値に一致するように制御する。こ
のようにしてすべり周波数制御型ベクトル制御の動作が
行われ、電動機トルクはｉｑ*に比例して制御される。
【００１２】次に、各構成要素の詳細な動作について述
べる。
べる。
【００１３】速度推定器４において（数３）に従い速度
推定値ωr＾を演算する。
推定値ωr＾を演算する。
【００１４】
【数３】
【００１５】図２に速度推定器４の（数３）に基づく演
算内容を示す。４１は電動機モデルであり、電動機ｑ軸
電圧Ｖｑ（＝Ｖｑ**）と誘導起電力ｅｑおよび電流ｉｑ
の関係を示す。推定原理は、ｅｑを逆モデルにより推定
し、基準磁束量で割算することにより速度推定値ωr＾
を演算するものである。
算内容を示す。４１は電動機モデルであり、電動機ｑ軸
電圧Ｖｑ（＝Ｖｑ**）と誘導起電力ｅｑおよび電流ｉｑ
の関係を示す。推定原理は、ｅｑを逆モデルにより推定
し、基準磁束量で割算することにより速度推定値ωr＾
を演算するものである。
【００１６】ωr＾は速度制御器５へのフィードバック
信号に用いると共に、ω1 * の演算に用いられる。この
演算式を（数４）に示す。従来制御ではω1 *がそのまま
出力周波数指令値ω1 **に使用され、変換器の出力周波
数が制御される。
信号に用いると共に、ω1 * の演算に用いられる。この
演算式を（数４）に示す。従来制御ではω1 *がそのまま
出力周波数指令値ω1 **に使用され、変換器の出力周波
数が制御される。
【００１７】
【数４】 ω1 *＝ωr＾＋ωs* …（数４） 一方、速度制御器５において、速度偏差ωr*−ωr＾ に
応じてｑ軸電流指令値ｉｑ*が演算される。電動機トル
クは基本的にはｉｑ*に比例するため、ωr＾ がωr*に
一致するように速度制御が行われる。電動機トルクがｉ
ｑ* に正しく比例するためには、電動機電流ｉｑがｉｑ
* に一致し、また電動機磁束が基準値に保たれることが
条件である。これには電動機電流ｉｄ，ｉｑを各指令値
ｉｄ**，ｉｑ* に一致するように制御することが必要で
あり、このために、ｄ軸およびｑ軸電流制御器１２，６
が設けてある。各運転条件における電動機電圧は（数
５）で示されるが、これに相当の電圧Ｖｄ*，Ｖｑ*はｉ
ｄ**，ｉｑ*、ω1 **および電動機定数に基づいて（数
６）を用い、予め演算により求めることができる。電圧
演算器１３においてこの演算を行う。
応じてｑ軸電流指令値ｉｑ*が演算される。電動機トル
クは基本的にはｉｑ*に比例するため、ωr＾ がωr*に
一致するように速度制御が行われる。電動機トルクがｉ
ｑ* に正しく比例するためには、電動機電流ｉｑがｉｑ
* に一致し、また電動機磁束が基準値に保たれることが
条件である。これには電動機電流ｉｄ，ｉｑを各指令値
ｉｄ**，ｉｑ* に一致するように制御することが必要で
あり、このために、ｄ軸およびｑ軸電流制御器１２，６
が設けてある。各運転条件における電動機電圧は（数
５）で示されるが、これに相当の電圧Ｖｄ*，Ｖｑ*はｉ
ｄ**，ｉｑ*、ω1 **および電動機定数に基づいて（数
６）を用い、予め演算により求めることができる。電圧
演算器１３においてこの演算を行う。
【００１８】
【数５】
【００１９】
【数６】
【００２０】変換器出力電圧（電動機電圧）は、基本的
にはこのＶｄ*およびＶｑ*に従い制御される。しかし、
制御誤差があると、これだけでは実電流ｉｄ，ｉｑが各
指令値に一致しないため、ｄ軸およびｑ軸電流制御器１
２，６により電流偏差に応じた信号Δｄ，Δｑを求め、
これにより出力電圧を修正し、ｉｄ，ｉｑを指令値に一
致するように制御している。
にはこのＶｄ*およびＶｑ*に従い制御される。しかし、
制御誤差があると、これだけでは実電流ｉｄ，ｉｑが各
指令値に一致しないため、ｄ軸およびｑ軸電流制御器１
２，６により電流偏差に応じた信号Δｄ，Δｑを求め、
これにより出力電圧を修正し、ｉｄ，ｉｑを指令値に一
致するように制御している。
【００２１】以上が従来からのものと共通な動作である
が、次に本発明に直接関係する内容について述べる。
が、次に本発明に直接関係する内容について述べる。
【００２２】速度推定器４で求めたωr＾ には推定誤差
が含まれる。このため、前述のようにトルク不足の問題
が発生する。推定誤差の原因には、１次および２次抵抗
の温度変化並びに電動機の鉄心飽和による漏れインダク
タンスの変動などがあるが、特に零速度域では種々の原
因からトルク低下が生じ易い。
が含まれる。このため、前述のようにトルク不足の問題
が発生する。推定誤差の原因には、１次および２次抵抗
の温度変化並びに電動機の鉄心飽和による漏れインダク
タンスの変動などがあるが、特に零速度域では種々の原
因からトルク低下が生じ易い。
【００２３】本発明は、零速度域のトルク低下の防止を
目的に、零速度域では前述と異なる原理により速度制御
を行う。以下、この内容について述べる。
目的に、零速度域では前述と異なる原理により速度制御
を行う。以下、この内容について述べる。
【００２４】トルク低下は前述のように速度推定誤差が
原因であるが、さらにこれを分析すると次の２つに大別
出来る。
原因であるが、さらにこれを分析すると次の２つに大別
出来る。
【００２５】（１）速度推定値を基に周波数を制御する
ことから、推定誤差により実すべり周波数が適正値から
変動する。
ことから、推定誤差により実すべり周波数が適正値から
変動する。
【００２６】（２）速度推定値を用いて速度制御するた
め、推定誤差によりトルク電流を適正値に制御できな
い。
め、推定誤差によりトルク電流を適正値に制御できな
い。
【００２７】そこで本発明においては、それぞれを次の
ようにして解決する。
ようにして解決する。
【００２８】「１」零速度域では、推定値ωr＾ に代え
て速度指令値ωr*を用い出力周波数指令値ω1 ** を演算
する。すなわち、零速度域では、切り替え器９により通
常時のω1 *に代えてωr*を選択し出力させ、変換器出力
周波数を速度指令値ωr*に応じて制御する。
て速度指令値ωr*を用い出力周波数指令値ω1 ** を演算
する。すなわち、零速度域では、切り替え器９により通
常時のω1 *に代えてωr*を選択し出力させ、変換器出力
周波数を速度指令値ωr*に応じて制御する。
【００２９】「２」零速度域では、ｄ軸電流を通常時よ
り大きめの所定値に制御する。すなわち、ｄ軸電流指令
器１１において、通常時の基準値ｉｄ* にΔｉｄを加算
し、ｉｄを強め制御する。
り大きめの所定値に制御する。すなわち、ｄ軸電流指令
器１１において、通常時の基準値ｉｄ* にΔｉｄを加算
し、ｉｄを強め制御する。
【００３０】「１」「２」を適用した場合の、電動機発生
トルクτｅと電流Ι1 の関係を（数７）に示す。
トルクτｅと電流Ι1 の関係を（数７）に示す。
【００３１】
【数７】
【００３２】Ι1 が一定の場合、電動機トルクτeは、
ωs・Ｔ2 ＝±１において最大値をとるが、ωｓ＝０か
らこの間は、τeはすべり周波数ωsに応じて変化する。
この場合、ωsは、実速度ωrが変換器出力周波数ω
1（＝ωr* ）に対して変動することにより受動的に発生
する。すなわち、負荷トルクの増／減に応じてωs が増
／減することにより、τe は負荷トルクに追従して発生
する。この結果、電動機速度ωrはωr* の近傍（すべり
分だけ変動）に保たれる様になり、速度指令値に応じて
速度制御が行われる。
ωs・Ｔ2 ＝±１において最大値をとるが、ωｓ＝０か
らこの間は、τeはすべり周波数ωsに応じて変化する。
この場合、ωsは、実速度ωrが変換器出力周波数ω
1（＝ωr* ）に対して変動することにより受動的に発生
する。すなわち、負荷トルクの増／減に応じてωs が増
／減することにより、τe は負荷トルクに追従して発生
する。この結果、電動機速度ωrはωr* の近傍（すべり
分だけ変動）に保たれる様になり、速度指令値に応じて
速度制御が行われる。
【００３３】ここで、電動機最大トルクは負荷最大トル
ク以上であることが必要なため、Ι1 を負荷最大トルク
に見合う値以上に予め制御する必要がある。このために
ｉｄあるいはｉｑを所定値に制御する。この方法として
は、ｉｑ* を速度偏差とは無関係に所定値に設定する方
法もあるが、零速度域では負荷トルクの方向をωr＾な
どから検知することが精度上、難しいので、ｉｑ*の極
性の設定が行えない。このため、極性の設定が不要なｉ
ｄ**を所定値に設定する方法を図１の実施例では適用し
ている。このとき、前記「２」でも記述したように、電
流指令値Ｉｄ**を、通常時の基準値ｉｄ*にΔｉｄを加
算した値とし、ｉｄ（＝Ι1相当）を最大負荷トルクに
見合う値に制御する。
ク以上であることが必要なため、Ι1 を負荷最大トルク
に見合う値以上に予め制御する必要がある。このために
ｉｄあるいはｉｑを所定値に制御する。この方法として
は、ｉｑ* を速度偏差とは無関係に所定値に設定する方
法もあるが、零速度域では負荷トルクの方向をωr＾な
どから検知することが精度上、難しいので、ｉｑ*の極
性の設定が行えない。このため、極性の設定が不要なｉ
ｄ**を所定値に設定する方法を図１の実施例では適用し
ている。このとき、前記「２」でも記述したように、電
流指令値Ｉｄ**を、通常時の基準値ｉｄ*にΔｉｄを加
算した値とし、ｉｄ（＝Ι1相当）を最大負荷トルクに
見合う値に制御する。
【００３４】零速度域においては、以上のように変換器
の出力周波数と出力電流を制御するため、前記（１）
（２）の問題が解決され、トルク不足も解消する。
の出力周波数と出力電流を制御するため、前記（１）
（２）の問題が解決され、トルク不足も解消する。
【００３５】出力周波数が数Ｈｚ以上の範囲では、切り
替え器９の出力はωｒ* からω1 *に切り替えられ、従来
方式と同様に速度推定値ωｒ＾を用いて周波数制御を行
う。切り替えを円滑にするため、切り替えに伴うω1 **
の急激な変化を抑制するように、ωｒ*とω1 * を漸次切
り替える。関数器９１，９３の出力Ｇａ1，Ｇａ2の漸増
／漸減特性はこのために設けている。また、ｄ軸電流指
令器１１においては、ｉｄの急変を抑えるため、遅れ回
路１１３が設けてある。
替え器９の出力はωｒ* からω1 *に切り替えられ、従来
方式と同様に速度推定値ωｒ＾を用いて周波数制御を行
う。切り替えを円滑にするため、切り替えに伴うω1 **
の急激な変化を抑制するように、ωｒ*とω1 * を漸次切
り替える。関数器９１，９３の出力Ｇａ1，Ｇａ2の漸増
／漸減特性はこのために設けている。また、ｄ軸電流指
令器１１においては、ｉｄの急変を抑えるため、遅れ回
路１１３が設けてある。
【００３６】また、ｉｄを強めた状態（零速度域）で
は、電動機電流Ι1 が定格値を超えないようにするた
め、ｉｑ* を制限する必要があること、また、この期間
では、ωｒ＾の精度低下により、ｉｑ* は適正値から離
れるため、ｉｑ* を所定値または略零に制限することが
必要である。本実施例では、（数８）に従いｉｄに応じ
てｉｑ*の制限値ｉｑMAXを可変する方法を用いている。
は、電動機電流Ι1 が定格値を超えないようにするた
め、ｉｑ* を制限する必要があること、また、この期間
では、ωｒ＾の精度低下により、ｉｑ* は適正値から離
れるため、ｉｑ* を所定値または略零に制限することが
必要である。本実施例では、（数８）に従いｉｄに応じ
てｉｑ*の制限値ｉｑMAXを可変する方法を用いている。
【００３７】
【数８】
【００３８】図３は本発明の他の実施例を示す。速度推
定値ωr＾ をｑ軸電流制御器６′の出力より得る方式の
速度センサレスベクトル制御装置への適用例である。図
において、１〜３，５，７，９〜１４，１６は図１のも
のと同一物である。６′はｉｑ* とｉｑの偏差に応じて
ωｒ＾を出力するｑ軸電流制御器、８′はωｒ＾とωｓ
*を加算し、信号ω1 * を出力する加算器であり、切り替
え器９は前記実施例と同様にωｒ*の大小に応じてω1 *
とωｒ*を選択し出力する。切り替え器９よりω1 *が出
力される従来制御の状態では、電流制御器６′の出力が
ωｒ＾相当となることを考慮すれば、前記実施例と同様
に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
定値ωr＾ をｑ軸電流制御器６′の出力より得る方式の
速度センサレスベクトル制御装置への適用例である。図
において、１〜３，５，７，９〜１４，１６は図１のも
のと同一物である。６′はｉｑ* とｉｑの偏差に応じて
ωｒ＾を出力するｑ軸電流制御器、８′はωｒ＾とωｓ
*を加算し、信号ω1 * を出力する加算器であり、切り替
え器９は前記実施例と同様にωｒ*の大小に応じてω1 *
とωｒ*を選択し出力する。切り替え器９よりω1 *が出
力される従来制御の状態では、電流制御器６′の出力が
ωｒ＾相当となることを考慮すれば、前記実施例と同様
に動作し、同様の効果が得られることは明らかである。
【００３９】図４は本発明の他の実施例を示す。信号ω
1 *をｑ軸電流制御器６″の出力より得る方式の速度セン
サレスベクトル制御装置への適用例である。図におい
て、１〜３，５，７，９〜１４，１６は図１のものと同
一物である。６″はｉｑ* とｉｑの偏差に応じてω1 *を
出力するｑ軸電流制御器、８″はω1 *からωｓ* を減算
し、速度推定値ωｒ＾を求め速度制御器５にフィードバ
ックする減算器であり、切り替え器９は前記実施例と同
様にωｒ*の大小に応じてω1 *とωｒ*を選択し出力す
る。切り替え器９よりω1 *が出力される従来制御の状態
では、電流制御器６″の出力がω1 *相当となることを考
慮すれば、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得
られることは明らかである。
1 *をｑ軸電流制御器６″の出力より得る方式の速度セン
サレスベクトル制御装置への適用例である。図におい
て、１〜３，５，７，９〜１４，１６は図１のものと同
一物である。６″はｉｑ* とｉｑの偏差に応じてω1 *を
出力するｑ軸電流制御器、８″はω1 *からωｓ* を減算
し、速度推定値ωｒ＾を求め速度制御器５にフィードバ
ックする減算器であり、切り替え器９は前記実施例と同
様にωｒ*の大小に応じてω1 *とωｒ*を選択し出力す
る。切り替え器９よりω1 *が出力される従来制御の状態
では、電流制御器６″の出力がω1 *相当となることを考
慮すれば、前記実施例と同様に動作し、同様の効果が得
られることは明らかである。
【００４０】前記実施例では、零速度域においてｉｄを
所定値に強め制御しているが、零速度域でのトルクが正
負両方向あり、一定していない場合はこの方法が適して
いる。理由については先述した。一方、トルクが片方向
のみの場合は、ｉｑ* の極性はトルク方向に応じて設定
すればよいので、前記実施例のようにｉｄを所定値に設
定する代わりに、零速度域においてｉｑ* を所定値（負
荷最大トルクに見合う値）に設定する方法も可能であ
る。図５に、この実施例の構成を示す。図において、構
成要素の１〜１０，１２〜１６は図１のものと同一物で
あり、動作も同じである。１７は回転速度の大小に応じ
て速度制御器５の出力ｉｑ* と設定電流値ｉｑ０を切り
替えて出力する切替回路で、ωr*に応じて零速度域にお
いて「１」、それ以外では「０」の信号を出力する関数
器１７１，ｉｑ０と遅れ回路１７２の出力Ｇａ４（０≦
Ｇａ４≦１）を乗算する乗算器１７３，Ｇａ４に対して
相補の関係にある信号Ｇａ５（＝１−Ｇａ４，０≦Ｇａ
５≦１）とｉｑ* を乗算する乗算器１７４、および両乗
算器の出力を加算し、ｑ軸電流制御器６の電流指令ｉｑ
**を出力する加算器１７５から構成される。
所定値に強め制御しているが、零速度域でのトルクが正
負両方向あり、一定していない場合はこの方法が適して
いる。理由については先述した。一方、トルクが片方向
のみの場合は、ｉｑ* の極性はトルク方向に応じて設定
すればよいので、前記実施例のようにｉｄを所定値に設
定する代わりに、零速度域においてｉｑ* を所定値（負
荷最大トルクに見合う値）に設定する方法も可能であ
る。図５に、この実施例の構成を示す。図において、構
成要素の１〜１０，１２〜１６は図１のものと同一物で
あり、動作も同じである。１７は回転速度の大小に応じ
て速度制御器５の出力ｉｑ* と設定電流値ｉｑ０を切り
替えて出力する切替回路で、ωr*に応じて零速度域にお
いて「１」、それ以外では「０」の信号を出力する関数
器１７１，ｉｑ０と遅れ回路１７２の出力Ｇａ４（０≦
Ｇａ４≦１）を乗算する乗算器１７３，Ｇａ４に対して
相補の関係にある信号Ｇａ５（＝１−Ｇａ４，０≦Ｇａ
５≦１）とｉｑ* を乗算する乗算器１７４、および両乗
算器の出力を加算し、ｑ軸電流制御器６の電流指令ｉｑ
**を出力する加算器１７５から構成される。
【００４１】このものの動作は、以下である。関数器１
７１は、前述したように、零速度域においては「１」、
それ以外では「０」の信号を出力する。遅れ回路１７２
は切り替えを円滑に行わせるためのもので、前記信号に
一次遅れで追従する信号Ｇａ４を出力する。
７１は、前述したように、零速度域においては「１」、
それ以外では「０」の信号を出力する。遅れ回路１７２
は切り替えを円滑に行わせるためのもので、前記信号に
一次遅れで追従する信号Ｇａ４を出力する。
【００４２】零速度域ではＧａ４は「１」、Ｇａ５は
「０」のため、乗算器１７３，１７４および加算器１７
５の動作に従い、ｑ軸電流指令器１７からはｉｑ０が出
力される。したがって、零速度近傍ではｉｑ０に従いｉ
ｑが制御されて十分なトルクが得られる（ｉｑ０は負荷
最大トルクに見合う値に設定される）。なお、零速度域
以外ではこれとは逆にｉｑ* に従いｉｑが制御され、動
作は従来のものと同一となる。
「０」のため、乗算器１７３，１７４および加算器１７
５の動作に従い、ｑ軸電流指令器１７からはｉｑ０が出
力される。したがって、零速度近傍ではｉｑ０に従いｉ
ｑが制御されて十分なトルクが得られる（ｉｑ０は負荷
最大トルクに見合う値に設定される）。なお、零速度域
以外ではこれとは逆にｉｑ* に従いｉｑが制御され、動
作は従来のものと同一となる。
【００４３】以上のようにして、零速度域では、ωr*に
応じて変換器出力周波数を、また、所定値ｉｑ０に従い
電動機電流を制御することから、このものにおいても前
記実施例と同様の効果が得られる。
応じて変換器出力周波数を、また、所定値ｉｑ０に従い
電動機電流を制御することから、このものにおいても前
記実施例と同様の効果が得られる。
【００４４】前記実施例は、速度制御器５を備え、その
出力信号ｉｑ* に応じてトルクを制御する速度制御方式
への適用例であったが、速度制御器を備えない方式にも
本発明を適用し同様の効果が得られる。図６はこの実施
例の構成を示す。図において、構成要素の１〜３，１０
〜１４，１６は図１のものと同一物である。７′はｑ軸
電流値ｉｑに基づいてすべり周波数基準値ωs*を求める
すべり周波数演算器、９′は、ωr*とωs*の加算値ある
いはωr*のみを、回転速度の大小に応じて切替えて出力
する切替回路で、関数器９１′の出力Ｇａ１′とωs*を
乗算する乗算器９２′およびωr*と乗算器９２′の出力
を加算する加算器９５′より構成される。関数器９１′
の特性は図１の関数器９１に同様であり、出力Ｇａ１′
はωr*が零近傍では「０」、大では「１」の値をとる。
したがって、切り替え器９′の出力ω1 **は、前述した
ように、零速度域ではωr*に、それ以外ではωr*＋ωs
* に一致する。
出力信号ｉｑ* に応じてトルクを制御する速度制御方式
への適用例であったが、速度制御器を備えない方式にも
本発明を適用し同様の効果が得られる。図６はこの実施
例の構成を示す。図において、構成要素の１〜３，１０
〜１４，１６は図１のものと同一物である。７′はｑ軸
電流値ｉｑに基づいてすべり周波数基準値ωs*を求める
すべり周波数演算器、９′は、ωr*とωs*の加算値ある
いはωr*のみを、回転速度の大小に応じて切替えて出力
する切替回路で、関数器９１′の出力Ｇａ１′とωs*を
乗算する乗算器９２′およびωr*と乗算器９２′の出力
を加算する加算器９５′より構成される。関数器９１′
の特性は図１の関数器９１に同様であり、出力Ｇａ１′
はωr*が零近傍では「０」、大では「１」の値をとる。
したがって、切り替え器９′の出力ω1 **は、前述した
ように、零速度域ではωr*に、それ以外ではωr*＋ωs
* に一致する。
【００４５】次にシステム全体の動作について述べる。
零速度域以外の状態では、切り替え器９′からはωr*＋
ωs* の周波数指令値ω1 **が、また、ｄ軸電流指令器１
１からは基準値ｉｄ* が出力される。このとき全体の動
作は従来の速度センサレスベクトル制御システムと同一
となる。すなわち、略ωr*に応じて変換器出力周波数を
制御すると共に、電圧演算器１３においてｉｄ**，ｉｑ
およびω1 ** に基づいて所要の電動機電圧を演算し、こ
れにより変換器出力電圧を制御する。
零速度域以外の状態では、切り替え器９′からはωr*＋
ωs* の周波数指令値ω1 **が、また、ｄ軸電流指令器１
１からは基準値ｉｄ* が出力される。このとき全体の動
作は従来の速度センサレスベクトル制御システムと同一
となる。すなわち、略ωr*に応じて変換器出力周波数を
制御すると共に、電圧演算器１３においてｉｄ**，ｉｑ
およびω1 ** に基づいて所要の電動機電圧を演算し、こ
れにより変換器出力電圧を制御する。
【００４６】以上のようにして、変換器の出力電圧と周
波数が制御されることから、Ｖ／ｆ制御に類似の動作が
行われる。しかし、電圧演算器１３により、電動機の内
部電圧降下を補償して誘導起電力（電動機磁束）が所定
値となるように制御しているため、低速度域まで十分な
トルクが得られるものである。
波数が制御されることから、Ｖ／ｆ制御に類似の動作が
行われる。しかし、電圧演算器１３により、電動機の内
部電圧降下を補償して誘導起電力（電動機磁束）が所定
値となるように制御しているため、低速度域まで十分な
トルクが得られるものである。
【００４７】このものに本発明を適用した場合は、零速
度域では切替器９′はωr*を出力し、またｄ軸電流指令
器１１は、ｉｄ* にΔｉｄを加算した指令値ｉｄ**を出
力し、ｉｄを強め制御する。これにより、前記実施例と
同様に、速度指令値に応じて周波数を制御し、ｄ軸電流
を通常時より大きめの所定値に制御することが行われる
ため、零速度域のトルク不足は解消される。なお、切り
替え器９′は、零速度域ではωs*をω1 **から省く動作
をするが、これはｉｄ強めに伴い、ωs* が過大になる
ことを防止するためのものである。切替器９′がない場
合（Ｇａ１′を常に「１」または「０」にすることに等
価）でも、主要な動作は変わらないため、目的とする効
果は前記実施例と同様に得られる。
度域では切替器９′はωr*を出力し、またｄ軸電流指令
器１１は、ｉｄ* にΔｉｄを加算した指令値ｉｄ**を出
力し、ｉｄを強め制御する。これにより、前記実施例と
同様に、速度指令値に応じて周波数を制御し、ｄ軸電流
を通常時より大きめの所定値に制御することが行われる
ため、零速度域のトルク不足は解消される。なお、切り
替え器９′は、零速度域ではωs*をω1 **から省く動作
をするが、これはｉｄ強めに伴い、ωs* が過大になる
ことを防止するためのものである。切替器９′がない場
合（Ｇａ１′を常に「１」または「０」にすることに等
価）でも、主要な動作は変わらないため、目的とする効
果は前記実施例と同様に得られる。
【００４８】前記実施例における関数器９１，９３，１
１１，１７１の入力信号はωr*に限らずωr^ を用いて
も良い。該信号は零速度近傍において切り替えが正確に
行える程度の精度で十分であり、高い精度は要求されな
いためである。
１１，１７１の入力信号はωr*に限らずωr^ を用いて
も良い。該信号は零速度近傍において切り替えが正確に
行える程度の精度で十分であり、高い精度は要求されな
いためである。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、零速度域においてもト
ルク不足を生じない誘導電動機の速度制御方法を提供で
きる。
ルク不足を生じない誘導電動機の速度制御方法を提供で
きる。
【図１】本発明の一実施例を示す、導電動機の速度制御
装置の制御回路構成図である。
装置の制御回路構成図である。
【図２】図１の装置における速度推定器の演算内容の説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す、誘導電動機の速度
制御装置の制御回路構成図である。
制御装置の制御回路構成図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す、誘導電動機の速度
制御装置の制御回路構成図である。
制御装置の制御回路構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す、誘導電動機の速度
制御装置の制御回路構成図である。
制御装置の制御回路構成図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す、誘導電動機の速度
制御装置の制御回路構成図である。
制御装置の制御回路構成図である。
１…誘導電動機、２…電力変換器、３…座標変換器、４
…速度推定器、５…速度制御器、６…ｑ軸電流制御器、
９…切り替え器、１１…ｄ軸電流指令器、１２…ｄ軸電
流制御器、１３…電圧演算器、１６…座標変換器。
…速度推定器、５…速度制御器、６…ｑ軸電流制御器、
９…切り替え器、１１…ｄ軸電流指令器、１２…ｄ軸電
流制御器、１３…電圧演算器、１６…座標変換器。
Claims (7)
- 【請求項１】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｄ軸（磁束軸相
当）の電流指令値およびｑ軸の前記電流指令値に従い、
前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備え
た誘導電動機の速度制御装置において、速度指令値ある
いは速度推定値が所定値以下の場合は、ｄ軸電流を通常
時の値以上に制御することを特徴とする誘導電動機の速
度制御方法。 - 【請求項２】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｄ軸（磁束軸相
当）の電流指令値およびｑ軸の前記電流指令値に従い、
前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備え
た誘導電動機の速度制御装置において、速度指令値ある
いは速度推定値が所定値以下の場合は、ｄ軸電流を通常
時の値以上に制御すると共に、ｑ軸電流を所定値以下に
制限するようにしたことを特徴とする誘導電動機の速度
制御方法。 - 【請求項３】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｑ軸の電流指令
値に従い、前記電力変換器の出力電流を制御する電流制
御器を備えた誘導電動機の速度制御装置において、速度
指令値あるいは速度推定値が所定値以下の場合は、前記
速度偏差によらずｑ軸電流を所定値以上に制御すること
を特徴とする誘導電動機の速度制御方法。 - 【請求項４】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｄ軸（磁束軸相
当）の電流指令値およびｑ軸の前記電流指令値に従い、
前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備え
た誘導電動機の速度制御装置において、速度指令値ある
いは速度推定値が所定値以下の場合は、周波数指令値の
演算に速度推定値の代わりに速度指令値を用いるように
したことを特徴とする誘導電動機の速度制御方法。 - 【請求項５】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｄ軸（磁束軸相
当）の電流指令値およびｑ軸の前記電流指令値に従い、
前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御器を備え
た誘導電動機の速度制御装置において、速度指令値ある
いは速度推定値が所定値以下の場合は、ｄ軸電流を通常
時の励磁電流値以上に制御すると共に、周波数指令値の
演算に速度推定値の代わりに速度指令値を用いるように
したことを特徴とする誘導電動機の速度制御方法。 - 【請求項６】誘導電動機を駆動する電力変換器と、速度
指令値と速度推定値の偏差に応じてｑ軸電流指令値を出
力する速度制御器と、回転磁界座標系のｑ軸の電流指令
値に従い、前記電力変換器の出力電流を制御する電流制
御器を備えた誘導電動機の速度制御装置において、速度
指令値あるいは速度推定値が所定値以下の場合は、ｑ軸
電流を所定値以上に制御すると共に、周波数指令値の演
算に速度推定値の代わりに速度指令値を用いるようにし
たことを特徴とする誘導電動機の速度制御方法。 - 【請求項７】誘導電動機を駆動する電力変換器と、回転
磁界座標系のｄ軸の電流指令値に従い、前記変換器の出
力電流を制御する電流制御器と、ｄ軸およびｑ軸の電流
検出値あるいは指令値および前記変換器の出力周波数指
令値に基づいて変換器の出力電圧基準値を演算する電圧
演算器を備え、速度指令値に応じて変換器の出力周波数
を制御する誘導電動機の速度制御装置において、速度指
令値が所定値以下の場合、ｄ軸電流を所定値以上に制御
することを特徴とする誘導電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17621396A JP3351244B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 誘導電動機の速度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17621396A JP3351244B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 誘導電動機の速度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1023800A true JPH1023800A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3351244B2 JP3351244B2 (ja) | 2002-11-25 |
Family
ID=16009607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17621396A Expired - Lifetime JP3351244B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 誘導電動機の速度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3351244B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1128545A3 (en) * | 2000-02-24 | 2002-04-24 | Hitachi, Ltd. | Speed controlling method for induction motor |
| EP1684410A2 (en) | 1999-04-23 | 2006-07-26 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling an induction motor |
| JP2007143351A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の制御装置 |
| JP2007244174A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 誘導電動機の駆動装置および方法 |
| US7902790B2 (en) | 2007-06-19 | 2011-03-08 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Induction motor drive unit, motor drive system, and elevating system |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP17621396A patent/JP3351244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1684410A2 (en) | 1999-04-23 | 2006-07-26 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling an induction motor |
| EP1684410A3 (en) * | 1999-04-23 | 2009-01-14 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling an induction motor |
| EP1049245B1 (en) * | 1999-04-23 | 2009-11-04 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling an induction motor |
| EP2246972A3 (en) * | 1999-04-23 | 2012-10-03 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling an induction motor |
| EP1128545A3 (en) * | 2000-02-24 | 2002-04-24 | Hitachi, Ltd. | Speed controlling method for induction motor |
| JP2007143351A (ja) * | 2005-11-22 | 2007-06-07 | Mitsubishi Electric Corp | 交流電動機の制御装置 |
| JP2007244174A (ja) * | 2006-03-13 | 2007-09-20 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | 誘導電動機の駆動装置および方法 |
| US7545116B2 (en) | 2006-03-13 | 2009-06-09 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Driver for induction motor and method of driving the same |
| US7902790B2 (en) | 2007-06-19 | 2011-03-08 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Induction motor drive unit, motor drive system, and elevating system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3351244B2 (ja) | 2002-11-25 |
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Legal Events
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