JPS58119792A - 誘導電動機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は誘導電動機の１次電流を励磁分とトルク分に分
けて独立に制御する誘導電動機の制御方法に関する。

誘導電動−〇高応答制御法にベクトル制御がある。ベク
トル制御によれば、電動機の１次電＃ｌの励磁電流分と
トルク電流分を独立に制御するので、速度応答性能を直
流電動機と同等にすることが可能である。ペクト；制御
では誘導電動機の磁束位相を基準として、１次電流の周
波数１位相、大きさを制御する丸めに、磁束位相を知る
必要がある。

磁束位相を求める方法として、電動機に磁束検出器を取
付ける方法もあるが、汎用の誘導電動機が使えないので
、すベシ周波数を演算して、磁束位相を演算指令する方
法が実際的な方法として使われている。

しかし、この方法には次のような問題点がある。

すペシ屑波数！、は のように指令される。ことで’＊　　ｅ　ｔｔ　　ｍ　
Ｌｗａはそれぞれ誘導電動機の２次抵抗、２次洩れリア
クタｙス、励磁インダクタンスに比例する量、Ｉ。

は１次電流の励磁電流分ｈ　Ｉｌはトルク電流分に比例
する量である。通常磁束は一定、すなわち、励磁分！１
．は一定なので、すぺ）周波ａｆ、はトルクに対応する
指令！電に比例して、ｆ−−ＫＩｔのように与えられる
。ζζで、定数には電動機定数に関する量であるから、
にの値は電動機定数と一致して与えなければならない。

しかしながら、制御回路内で設定する電動機定数を実際
のｔのと一致させることは困難なだけでなく、実際の電
動機定数は運転条件によって変化するので制御回線内で
設定する電動機定数を実際の４０と追従させることをさ
らに困難にしている。

この問題点を解決する丸めに、誘導電動機の２次抵抗を
実測あるいは演算によって間接的に求め。

２次抵抗変化に応じてベクトル演算の２次抵抗に関する
パラメータを変える方法が提案されている。

しかし、ａ転子０ＩＩＩＩＩＬを実測することは構造上
困難であ）、実測し得喪としても精度良く検出できない
、演算によって間接的に測定するのも精度良い検出を行
えない。

それに、温度と３次抵抗の関係および２次抵抗と磁束Ｏ
関係紘個々の誘導電動機によって異なるため、予め調査
して定めなければならず非常に面倒であ凱かつ精度よく
設定するのは困難である。

また、２次抵抗以外にも磁束の大きさに影響を与える励
磁インダクタンスが周波数や温度によって変化する。そ
のため、すぺ〕周波数を最適な値に設定できず、必要と
する大きさの磁束を得ることができない。その結果、ベ
クトル制御の特徴である応答性の良い制御をし得なくな
る。

本発明は上記欠点に対してなされ喪もので、その目的と
するところはすべ〕周波数を最適値にでき、応答性の良
い制御を実現できる誘導電動機の制御方法を提供するこ
とにある。

本発明の特徴とするところは磁束指令値と磁束実際値の
偏差を求め、１次電流のトルク分に応じて決定されるす
ベシ周波数指令値に基づき磁束偏差によって補正すべき
すベシ周波数補正値を求めて、誘導電動機のすぺ）周波
数がすペシ周波数指令値とすべり周波数補正値の和とな
るように制御するようにしたところにある。

第１図に本発明の実施例を示す。

第１図において％１は交流電源、２は交流を直、流に変
換する整流器、３は直Ｉｔｌｉｌ路の電圧脈動を抑制す
るコンデンサ、４は可変電圧、可変周波の交流を出力す
るインバータ、５はインバータ４によ〉駆動される誘導
電動機、６は一導電動機５の回転速度を検出する速度検
出器である。７は誘導電動機５の回転速度を指令する速
度設定器、８は速度設定器７と速度検出器６の速度偏差
に応じて働らく速度制御回路で、その出力は誘導電動機
のトルク電流を指令するトルク指令信号１．　　となる
。

９は０式に示す演算によって、すぺ〕周波数指令ｆ−を
出力するすぺ〕周波数演算器、１Ｇはすベシ周波数演算
器９と速度検出器６と後述する掛算器２５の出力信号を
加算する加算器で、その出力信号は誘導電動機５の１欠
周波数ｆ、を指令する信号となる。１１は加算ｓｉｏの
出力信号である１次周波数信号！、の２相正弦波を出力
する発振器、１２は一定の励磁電流設定器♂を出力する
励磁電流設定器、１３．１４は掛算器、１！Ｓは加算器
で、その出力信号は誘導電動機器の１次電流の瞬時値ｌ
を指令する信号となる。１６は誘導電動機５に流れる１
次電流の瞬時値を検出する電流検出器、１７は加算器１
５と電流検出器１６の偏差に応じて働く電流側回路で、
その出力はインバータ４の出力電圧、すなわち誘導電動
機５の１次電圧の基本波に比例する信号になる。１８は
三角波状の信号を発生する三角波発生器、１９は電流制
御回路１７と三角波発生器１８の出力信号を比較し、イ
ンバータ４の主回路素子をオン、オフさせるゲート信号
を作るＰＷＭ信号発生器である。

以上説明した部品で構成される回路の動作は知られてい
るので、簡単に説明する。速度設定器７と速度検出器６
の偏差に応じ良信号、すなわちトルク電流指令！−が速
度制御回路８から出力される。また、励磁電流指令Ｉｓ
”が励磁電流設定器１２から出力される。一方、すベシ
周波数指令ｆ−はすベシ周波数演算器９で設定されるの
で。

これと速度検出器６で検出した誘導電動機５の回転速度
信号および後述するすベシ周波数補正信号Ｉｆ、を加算
器ｌＯで加算器すると、加算器１０の信号は誘導電動機
５０１次周波数ｆ１を指令する信号となる。こうして１
発振器１１からは３ｉｌ＜ｚｔｆＩｔ　）　ｍｅｓｓ（
ｘｚｆ＊　ｔ　）なる２相正弦波信号が出力される。な
お、ζこでｔは時間である。

以上説明した４つの信号Ｉｔ”　、　ｘ♂＊　ｓｕ　（
２鴫ｔ）。

（Ｘｍ　（９ｆ１ｔ）によって、＃に算器１３．１４を
通して加算器１５からは次の１次電流瞬時値の指令信号
ｌ＊が出力される。

１＊署］Ｌ”ａｉｍ　（＊ｗＡ　ｔ）＋（Ｉｌ”（２）
（２πＡｔ）ｍ　１１”５ｉａ（２ｔｆ　ｔ　＋　＃）
　　　　　　　””（２）こむで　　１１本町（＋、　
）”＋（１，メー冨−”（Ｉｔ”／　Ｉｌ）　　・・・
・・・０）電流制御回路１７はインバータ４をＰＷＭ動
作させ、１次電流がその指令１１に比例するように動作
する。

このようにして、誘導電動機５の回転速度は速度指令に
見合う速度で運転される。

第１図の２０−４５に示す部品がすべ〕周波数演算器９
で設定するすべ〕周波数ｆ、の誤差を補正する回路であ
る。２０は誘導電動機５の１次電四を検出する電圧検出
器、２１は電圧検出器２゜と電流検出器１６の出力信号
によシ誘導電動機５の磁束デを演算する磁束演算回路、
２２は磁束の大きさΦを求める整流回路、２３は磁束の
大きさの指令Φ９を出力する磁束設定器、２４は磁束設
定器２３と振幅演算器２２の偏差に応じた信号を出力す
る磁束制御回路、２５はすベシ周波数演算器９と磁束制
御回路２４の出力を掛けあわせる掛算器で、その出力は
すベシ周波数ｆ、の補正外Δｆ、を指令する信号となる
。

次にこの回路の動作を説明する。すベシ周波数演算器９
で設定するすペシ周波数に誤差があると誘導電動機５の
磁束は設定値Φ１からずれる。すなわち、すベシ周波数
が所定値よシ大きく設定されると、磁束は設定値よ）小
さくな〕、すペシ周波数が小さく設定されると、磁束は
設定値よシ大きくなる。整流回路２２によって磁束Φを
検出し、指令値Φゝとの偏差ΔΦに応じ良信号が磁束制
御回路２４から出力される。この信号ΔΦとすべ）周波
数演算器９の信号ｆ−を掛算器２５で掛合せると、その
出力はすベシ周波数の補正外Δｆ、となる。すペシ周波
数の設定誤差が大きい種、磁束偏差ｌΦは大きくなるの
で、Ｉｆ、は大きな値となる。ｉた。すベシ周波数が所
定値よ〕大きく設定され九とき、磁束は設定値よシ小畜
くなシ、ノｆ、は負の値となるため、実際のすべ〕周波
数は所定値に戻る。逆に、すベシ局波数が所定値より小
さく設定されると、Ｉｆ、は正の値となるので、実際の
すぺ〕周波数は所定値に戻る。磁束Φと周波数ｆ、の関
係は第４図のようＫなる。

第２図は磁束演算回路＝１と振幅演算器２２の具体的構
成例を示す。第２図において、５１゜ｓ２は定数設定器
、５Ｓ、５４は減算器、５５は積分器、５ｇは入力信号
を整流するための絶対値回路、５７は絶対値回路５６の
出力信号に含まれるリプルを平滑するためのフィルタで
ある。電圧検出器２Ｇ、電流検出器１６で検出する誘導
電動機Ｓの１次電圧、電流の瞬時値をｖ、１とすれば。

磁束ψは ５−ｊ（ｖ−ｒＩ）ｄｔ　−４１ −ｆ（ｖ−に、１）ｄｔ−に、ｊ　　　　　　　−−−
−−−（４）で求めることができる。（４）式で”＋ｔ
は抵抗および洩れインダクタンスである。定数設定器５
１゜５２は（４）式における定数ｋｌ　、に、を設定す
る。

減算器５３，５４．積分器５５で（４）式の演算を行う
。磁束Φが検出されれば絶対値回路５６．フィルタ５７
を通して磁束の大きさΦが検出される。

第３図は本発明を実施した場合の動作波形を示す。第３
図において（荀は速度指令、φ）は誘導電動機５の回転
速度、（Ｃ）はすベシ周波数設定器９の出力信号である
すベシ周波数指令信号ｆ−１（ｄ）は掛算器２５の出力
信号で、すペシ周波数の補正外Δｆ、を示す信号、（ｅ
）は加算器１０の出力信号で、１次周波数の指令信号ｆ
ｓ”を示す。すペシ周波数設定器９と磁束制御回路２４
の出力信号を掛算器２５で掛は合わせＩｆ、とするので
、１１１３図に示すように、ｆ、＊に追従してＩｆ、が
変化する。したがって磁束制御回路２４の応答を遅くし
ても。

第３図のように所要トルクに対応するｆ、＊に応じてノ
ｆ、が変化するので、トルクを精度よく高応答に制御す
ることができる。

ｗＥｓ図は本発明を適用したときの電流ベクトル図を示
す０図における！富は１次電流、！、は励磁電流分の実
際値ａ　１１はトルク電流分の実際値である。すべ）周
波数指令ｆ−が所定値よシ大きく設定され九とＩｌ１本
発明の回路が動作しない場合、破線のように１次電流、
励磁電流、トルク電流は図の破線のように１１′ｔ　Ｌ
’　＊　Ｉ＠’となシ。

励磁電流が所定値よシ小さくなるので磁束線所定値よ〕
低下する。その九めに、トルク不足となり九り、速度応
答が変化する等の不都谷が生じる。

しかしながら１本発＠によればすペシ周波数指令ｆｍ＊
ｏ設定誤差にかかわらず所定の電流ベクトルＫｊｌすこ
とかできるので応答性の嵐い速度制御を実現できる。

以上述べたように１本発明によれば２次抵抗値などが変
化してもすぺ〕周波数を最適値にできるので　Ｓ導電動
機の発生トルクを精度よく高応答に制御できる。

なお、第１図の実施例では掛算器２５ですペシ周波数設
定器９と磁束制御回路２４の出力を掛けあわせているが
、速度制御回路８と磁束制御回路２４の出力を掛けあわ
せても同様の効果がえられる。また、界磁弱め制御を併
用し、励磁電流設定器１２と磁束設定器２３とすベシ周
波数設定器９における定数にの値が変わるものＫも本発
明は適用できる。さらに、実施例はＰＷＭインバータを
用いる場合を示したが、電流形インバータやサイクロコ
ンバータ勢を用いても本発明が適用できるのはいうまで
もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は第１図の部
品の詳細図、第３図は第１図の動作説明図、第４図は磁
束とすベシ周波数の関係を示す特性図、第５図は本発明
の詳細な説明するためのベクトル図である。 ４・・・インバータ、５・・・誘導電動機、９・・・す
ベシ周波数設定器、２１・・・磁束演算回路、２２・・
・整流回路、２３・・・磁束設定器、２４・・・磁束制
御回路。 ２５・・・掛算器。 ′：＄　１　　図 第　２１１ｆｆｌＩ 茶　３１２］ （ｄ） （ｅ）　□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｌ　ｌｌ導電動機の１次電流を励磁分とトルク分に分け
   て制御し、トルク分に応じてすべ〕周波数を指令するよ
   うにし九−導電動機の制御方法において、前記誘導電動
   機の磁束指令値と磁束実際値の磁束偏差を検出し、鎗記
   すべ〕周波数指令値の大きＳに基づ自曽記磁束偏差によ
   りてすぺ〕周波数補正値を求め、前記誘導電動機のすべ
   〕周波数を前記すべＤＲ＊数指令値とすベシ屑波数補正
   値の和となるよう制御することを特徴とする誘導電動機
   の制御方法。