JPS5926195B2 - 誘導電動機の制御装置 - Google Patents
誘導電動機の制御装置Info
- Publication number
- JPS5926195B2 JPS5926195B2 JP52053925A JP5392577A JPS5926195B2 JP S5926195 B2 JPS5926195 B2 JP S5926195B2 JP 52053925 A JP52053925 A JP 52053925A JP 5392577 A JP5392577 A JP 5392577A JP S5926195 B2 JPS5926195 B2 JP S5926195B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- control device
- induction motor
- frequency
- motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は誘導電動機の制御装置に関するもので、特に
可変電圧可変周波数(VVVF)のインバータなどを電
動機電源として用いた誘導電動機の制御装置に関するも
のである。
可変電圧可変周波数(VVVF)のインバータなどを電
動機電源として用いた誘導電動機の制御装置に関するも
のである。
以下図面を用いて従来の装置とこの発明の装置について
説明するが、すべての図面を通じ同一符号は同一部分又
は相当部分を示すものとし符号の重複した説明を省略す
る。
説明するが、すべての図面を通じ同一符号は同一部分又
は相当部分を示すものとし符号の重複した説明を省略す
る。
第1図は従来の制御装置の一例を示すブロック結線図で
、1は誘導電動機、2は回転速度検出器でその出力ωm
は電気角の回転を角周波数単位で表わした値であるとす
る。
、1は誘導電動機、2は回転速度検出器でその出力ωm
は電気角の回転を角周波数単位で表わした値であるとす
る。
3は電動機入力電流検出器、4は可変電圧可変周波数電
源による電動機制御装置で電圧調整手段41と周波数調
整手段42及び演算増幅器43〜45などで構成される
。
源による電動機制御装置で電圧調整手段41と周波数調
整手段42及び演算増幅器43〜45などで構成される
。
そして電流及び周波数のそれぞれ独立な制御ループを構
成している。次に第1図に示す装置の動作を説明する。
成している。次に第1図に示す装置の動作を説明する。
電動機制御装置4の出力周波数ωは回転速度検出器2で
検出された電動機1の回転周波数ωmに、一定のすベリ
周波数ω、を加えた値になるよう周波数゛調整手段42
によつて調整される。他方、電動機1に供給する電流I
mは、電流検出器3で検出されたImの値を、電流指令
値Iに等しくなるよう増幅器43及び電圧調整手段41
で制御され、電動機1は電流指令に応じたトルクTを発
生し、負荷トルクとバランスした回転ωmで回転する。
なお制御の必要に応じては第1図に点線で示すように電
流指令Iのかわりに回転数指令nを用いた速度制御ルー
プを構成する場合もある。ところで上述のごとく誘導電
動機の周波数や電流を制御した場合の発生トルクの伝達
関数は第2図のように表わされ、G1(5)=T(5V
1(5)、G2(5)=T(5)/ωs(S)は次式で
表わされることが知られている。
検出された電動機1の回転周波数ωmに、一定のすベリ
周波数ω、を加えた値になるよう周波数゛調整手段42
によつて調整される。他方、電動機1に供給する電流I
mは、電流検出器3で検出されたImの値を、電流指令
値Iに等しくなるよう増幅器43及び電圧調整手段41
で制御され、電動機1は電流指令に応じたトルクTを発
生し、負荷トルクとバランスした回転ωmで回転する。
なお制御の必要に応じては第1図に点線で示すように電
流指令Iのかわりに回転数指令nを用いた速度制御ルー
プを構成する場合もある。ところで上述のごとく誘導電
動機の周波数や電流を制御した場合の発生トルクの伝達
関数は第2図のように表わされ、G1(5)=T(5V
1(5)、G2(5)=T(5)/ωs(S)は次式で
表わされることが知られている。
To1+ Trωso
G1(S)■「(lf(1+TrS)2+Tlω■oJ
’゜゜゜゜゜(1)To1+TrS−・T■ω■oG2
(S)■−・ 222・・・・・・(2)ωSO(l+
TrS)+Trωsoである。
’゜゜゜゜゜(1)To1+TrS−・T■ω■oG2
(S)■−・ 222・・・・・・(2)ωSO(l+
TrS)+Trωsoである。
又第2図においてJは電動機や負荷の慣性、Dは機械損
失によつて発生するダンピングを表わし、励磁リアクタ
ンスM,二次リアクタンスL2,二次時定数Tr,極対
数Pは電動機定数であり、TO,IO,ω80はそれぞ
れトルクT,一次電流1,ω8の定常状態における値を
表わす。TrSのSはラプラス変換の記号であり、I(
S),ωs(S),T(S),G1(S),G2(S)
はI,ω1T,G1,G2がSの関数であることを表わ
す。第3図は一次電流1が変化したときのトルクTの応
答特性を示す波形図であつて、第3図に見るようにTの
応答は遅れ、かつすべり周波数ω80の減衰振動を発生
する。
失によつて発生するダンピングを表わし、励磁リアクタ
ンスM,二次リアクタンスL2,二次時定数Tr,極対
数Pは電動機定数であり、TO,IO,ω80はそれぞ
れトルクT,一次電流1,ω8の定常状態における値を
表わす。TrSのSはラプラス変換の記号であり、I(
S),ωs(S),T(S),G1(S),G2(S)
はI,ω1T,G1,G2がSの関数であることを表わ
す。第3図は一次電流1が変化したときのトルクTの応
答特性を示す波形図であつて、第3図に見るようにTの
応答は遅れ、かつすべり周波数ω80の減衰振動を発生
する。
これは式(1)の分母がSの二次系であるためであつて
、式(2)の分母も同様にSの二次系であるため、ω3
の変化に対する平の応答も第3図に示すものと類似なも
のになる。そして通常ω80は小さな値であるため、誘
導電動機の速度制御に対する応答特性は直流機や同期機
の場合に比べて悪く、この欠点は已むを得ないものとさ
れていた。また、すべり周波数ωSOを二次定数T,よ
り大きく設定すれば式(2)の伝達関数G2(S)の分
子は負となり、正帰還ループを生じてシステムを不安定
にするという欠点があつた。
、式(2)の分母も同様にSの二次系であるため、ω3
の変化に対する平の応答も第3図に示すものと類似なも
のになる。そして通常ω80は小さな値であるため、誘
導電動機の速度制御に対する応答特性は直流機や同期機
の場合に比べて悪く、この欠点は已むを得ないものとさ
れていた。また、すべり周波数ωSOを二次定数T,よ
り大きく設定すれば式(2)の伝達関数G2(S)の分
子は負となり、正帰還ループを生じてシステムを不安定
にするという欠点があつた。
この発明は従来の装置における上従の欠点を除去するこ
とを目的とし、誘導電動機の応答特性を改善し、構造が
簡単で安価な誘導電動機を用いた速度制御システムにお
いても、直流機や同期機と同等な高速応答特性を達成で
きる制御装置を提供することを目的としている。
とを目的とし、誘導電動機の応答特性を改善し、構造が
簡単で安価な誘導電動機を用いた速度制御システムにお
いても、直流機や同期機と同等な高速応答特性を達成で
きる制御装置を提供することを目的としている。
この発明の他の目的は、従来の誘導電動機の持つ不安定
領域を除去することであり、更に他の目的は上記制御装
置を設定変更の容易なディジタル演算処理に適した構成
で実現することである。第4図はこの発明の基本的概念
を説明するための伝達関数を示すプロツク図である。
領域を除去することであり、更に他の目的は上記制御装
置を設定変更の容易なディジタル演算処理に適した構成
で実現することである。第4図はこの発明の基本的概念
を説明するための伝達関数を示すプロツク図である。
図に於て1は第2図で示した誘導電動機部の伝達関数部
分、10はゲインα、時定数βなる一次進み補償要素で
ある。伝達関数G1(S),G2(S)は式〔1〕,〔
2〕に示されるように分子はSの二次系と一次系であり
、分母は共通の二次系である。
分、10はゲインα、時定数βなる一次進み補償要素で
ある。伝達関数G1(S),G2(S)は式〔1〕,〔
2〕に示されるように分子はSの二次系と一次系であり
、分母は共通の二次系である。
したがつて第4図のごとき一次進みの補償要素を設ける
事により、分母、分子が既約され、入力電流1(S)か
らトルクT(S)への伝達関数はSを含まない単なる定
数Kとする事が出来る。すなわち式(5)を満足する様
、α,βを決定すればよい。
事により、分母、分子が既約され、入力電流1(S)か
らトルクT(S)への伝達関数はSを含まない単なる定
数Kとする事が出来る。すなわち式(5)を満足する様
、α,βを決定すればよい。
換言すれば式(1),(2),(3)を用い式(5)が
すべてのSについて恒等的に成立つようにα,βを決定
すると、α,β,Kは式(6),(7),(8)になる
。式(5)から明らかな様に、第4図を参照して、誘導
電動機のすベリ周波数の変化量△ω8を、入力電流の変
化量△Iに対し、式(6),(7)で示される値のゲイ
ンα、時定数βの一次進みの関係α(1+βS)で制御
(補償)すれば、トルクの変化量△Tは、△Iに直接応
答する。以下図面によつてこの発明の一実施例を説明す
る。
すべてのSについて恒等的に成立つようにα,βを決定
すると、α,β,Kは式(6),(7),(8)になる
。式(5)から明らかな様に、第4図を参照して、誘導
電動機のすベリ周波数の変化量△ω8を、入力電流の変
化量△Iに対し、式(6),(7)で示される値のゲイ
ンα、時定数βの一次進みの関係α(1+βS)で制御
(補償)すれば、トルクの変化量△Tは、△Iに直接応
答する。以下図面によつてこの発明の一実施例を説明す
る。
第5図はこの発明の一実施例を示すプロツク結線図であ
づて、第5図に於て11はすべり周波数指令信号を発生
する関数発生手段、13は電流のサンプリング検出手段
、14はすベリ周波数のサンプリング検出手段、15は
減算手段、16は加算手段である。
づて、第5図に於て11はすべり周波数指令信号を発生
する関数発生手段、13は電流のサンプリング検出手段
、14はすベリ周波数のサンプリング検出手段、15は
減算手段、16は加算手段である。
電動機1の入力電流1rr1は、サンプリング検出器1
3によつて所定の周期毎に検出されその値を保持してい
る。
3によつて所定の周期毎に検出されその値を保持してい
る。
又すベリ周波数検出器14は、周波数ωと回転数ω.と
をサンプリングして、検出保持している。今、ある時刻
t1に於て、制御装置4には電流指令1が与えられ、こ
の時電動機1には電流1rnが流れているとする。
をサンプリングして、検出保持している。今、ある時刻
t1に於て、制御装置4には電流指令1が与えられ、こ
の時電動機1には電流1rnが流れているとする。
この時のサンプリング検出器13,14の出力値をそれ
ぞれ電流及びすベリ周波数の定常値1。,ω80と見な
すと減算手段15において電動機電流の変化量1n−1
0−△Iが求まる。すベリ周波数指令用関数発生手段1
1は、これらI。,ω80,△Iを入力として(9)式
で示される関数Fの演算を行ない、すべり周波数の変化
分△ω8を指令すると共に△I(t1)の値を保存する
。第4図を参照して、F(IO,ω80,△I)=I(
S)×α(1+βS)=αI(S)+αβS−1(S)
(6),(7)式を代入し、時刻t1においては次のよ
うに近似される。
ぞれ電流及びすベリ周波数の定常値1。,ω80と見な
すと減算手段15において電動機電流の変化量1n−1
0−△Iが求まる。すベリ周波数指令用関数発生手段1
1は、これらI。,ω80,△Iを入力として(9)式
で示される関数Fの演算を行ない、すべり周波数の変化
分△ω8を指令すると共に△I(t1)の値を保存する
。第4図を参照して、F(IO,ω80,△I)=I(
S)×α(1+βS)=αI(S)+αβS−1(S)
(6),(7)式を代入し、時刻t1においては次のよ
うに近似される。
ここで△I(t1)は現計算時刻t1における△の値、
△I(TO)は、前の計算時刻TOにおける△1の値で
ある。
△I(TO)は、前の計算時刻TOにおける△1の値で
ある。
関数発生手段11によつて得られた△ω8は、加算手段
16により定常値ω,oを加え、実際のすベリ周波数指
令信号ω8として制御装置4に加えられる。制御装置4
はこれらの指令を入力とし、前述の第1図の実施例と同
様に、これに応じた電流や周波数を電動機1に供給する
。次の計算時刻に達すると、関数発生手段11は新しい
電流変イビ量△I(T2)を入力とし、先と同様に演算
して新しい指令△ω8を発生する。
16により定常値ω,oを加え、実際のすベリ周波数指
令信号ω8として制御装置4に加えられる。制御装置4
はこれらの指令を入力とし、前述の第1図の実施例と同
様に、これに応じた電流や周波数を電動機1に供給する
。次の計算時刻に達すると、関数発生手段11は新しい
電流変イビ量△I(T2)を入力とし、先と同様に演算
して新しい指令△ω8を発生する。
この様にして、電動機の電流1mやすべり周波数ω8は
変化するが、次のサンプリング時刻に達すると、検出器
13や14は新しい値を検出し、保持することにより以
後の計算時刻に於ては新しい値をI。やω80として使
用する。この様にすれば基準値1。
変化するが、次のサンプリング時刻に達すると、検出器
13や14は新しい値を検出し、保持することにより以
後の計算時刻に於ては新しい値をI。やω80として使
用する。この様にすれば基準値1。
やωSOも刻々新しい値を用いる事が出来、大巾な状態
の変化に対しても十分な精度で応答出来る。この様にし
て得られたすべり周波数指令の変化量は電動機入力電流
の変化量に対し、一次進みとなり、常に式(5)の関係
を満足しているため、前述のごとく、誘導電動機の持つ
二次遅れ特性が補償され、電流の変化に対し、発生トル
クは瞬時応答を行う事が出来る。
の変化に対しても十分な精度で応答出来る。この様にし
て得られたすべり周波数指令の変化量は電動機入力電流
の変化量に対し、一次進みとなり、常に式(5)の関係
を満足しているため、前述のごとく、誘導電動機の持つ
二次遅れ特性が補償され、電流の変化に対し、発生トル
クは瞬時応答を行う事が出来る。
この結果、これを用いた誘導電動機の速度制御装置やト
ルク制御装置は、直流機や、同期機並の高速安定応答が
可能となる。なお第5図の実施例では、第4図の伝達関
数プロツク図と対応させ、理解を容易にするため減算手
段15や加算手段16を分離して示しているが、これら
の機能は関数発生手段11に付加する事が出来る。又、
必要に応じて11の計算周期と、13,14のサンプリ
ング周期を同期一致させる事も可能である。
ルク制御装置は、直流機や、同期機並の高速安定応答が
可能となる。なお第5図の実施例では、第4図の伝達関
数プロツク図と対応させ、理解を容易にするため減算手
段15や加算手段16を分離して示しているが、これら
の機能は関数発生手段11に付加する事が出来る。又、
必要に応じて11の計算周期と、13,14のサンプリ
ング周期を同期一致させる事も可能である。
そして、上記実施例のごときこの発明は所定間隔のサン
プリングのように不連続制御システムが実現出来るため
関数発生手段11等ここに用いた演算処理機能は、いわ
ゆるマイコンなどデイジタル演算処理手段に適し、容易
に実現出来る。
プリングのように不連続制御システムが実現出来るため
関数発生手段11等ここに用いた演算処理機能は、いわ
ゆるマイコンなどデイジタル演算処理手段に適し、容易
に実現出来る。
第6図は第5図の関数発生手段11の具体的計算手順を
示すフローチヤートである。プログラムAは、関数発生
手段11の定数を計算する部分、プログラムBは、Aで
計算した定数を用いて、指令するすベリ角周波数ω8を
計算する部分である。A,B両プログラム共に前述の説
明と合わせるため、定数、変数は同じ記号を用いtら2
旧で、誘導機の回転子時定数Tr、定常すべり角周波数
ω80、定常固定子供給電流1。
示すフローチヤートである。プログラムAは、関数発生
手段11の定数を計算する部分、プログラムBは、Aで
計算した定数を用いて、指令するすベリ角周波数ω8を
計算する部分である。A,B両プログラム共に前述の説
明と合わせるため、定数、変数は同じ記号を用いtら2
旧で、誘導機の回転子時定数Tr、定常すべり角周波数
ω80、定常固定子供給電流1。
を入力する。202では、それを用いて式(6)、式(
7)に従つて、一次進み要素の定数α,βを計算する。
7)に従つて、一次進み要素の定数α,βを計算する。
203では固定子供給電流の変化量△Iを入力し、レジ
スタINEWにその値を入れて置く。
スタINEWにその値を入れて置く。
204では、INEWの値と、1つ前のサンプル点での
△1の値10LDとの差を作り、微分の近似値としてC
7=(INEW−10LD)/TAUと言う式を用いて
いる。
△1の値10LDとの差を作り、微分の近似値としてC
7=(INEW−10LD)/TAUと言う式を用いて
いる。
この場合のTAUはサンプル周期を表わし、(9)式の
t1−TOに対応している。この値より式(9)に従つ
て指令すべり角周波数ω,を求め、205で出力する。
更に205では、現サンプル周期でのΔIの値1NEW
を次のサンプル期間で、10LDとして使うため、レジ
スタIOLDに移す。そして、このプログラムは終る。
プログラムAの実行周期と、プログラムBの実行周期は
一致させる必要はなく、プログラムBを数回実行する毎
に1度だけ、プログラムAで各定数をセツトし直すと言
う方法を用いる事も出来る。
t1−TOに対応している。この値より式(9)に従つ
て指令すべり角周波数ω,を求め、205で出力する。
更に205では、現サンプル周期でのΔIの値1NEW
を次のサンプル期間で、10LDとして使うため、レジ
スタIOLDに移す。そして、このプログラムは終る。
プログラムAの実行周期と、プログラムBの実行周期は
一致させる必要はなく、プログラムBを数回実行する毎
に1度だけ、プログラムAで各定数をセツトし直すと言
う方法を用いる事も出来る。
又、この周期は、計算機自体で設定する事も、外部から
与えられる信号により、それと同期して実行する事も出
来る。プログラムBで用いているTAUはその周期に応
じて、予め設定する。又、第6図で示した数式の演算記
号は、*が乗算、/が除算を表わす。以下FORTRA
N−1Vに拠つている。以上の様に、この発明によれば
、誘導電動機の入力電流とすべり周波数をサンプリング
検出し、ある動作区間での基準値を求めると共に、これ
を用いて電動機電流の変化量に対し、常に電動機の持つ
二次遅れ特性を打消す様なゲイン、時定数を持今一次進
みの関係のすべり周波数変化量を計算指令する様に構成
されているため、電動機電流の変化に対しトルクは瞬時
に応答しさらに広い動作範囲にわたつて安定であるので
、誘導電動機を用いた速度やトルク制御システムに於て
、直流機や同期機並の秀れた高速安定応答を達成するこ
とが出来る。
与えられる信号により、それと同期して実行する事も出
来る。プログラムBで用いているTAUはその周期に応
じて、予め設定する。又、第6図で示した数式の演算記
号は、*が乗算、/が除算を表わす。以下FORTRA
N−1Vに拠つている。以上の様に、この発明によれば
、誘導電動機の入力電流とすべり周波数をサンプリング
検出し、ある動作区間での基準値を求めると共に、これ
を用いて電動機電流の変化量に対し、常に電動機の持つ
二次遅れ特性を打消す様なゲイン、時定数を持今一次進
みの関係のすべり周波数変化量を計算指令する様に構成
されているため、電動機電流の変化に対しトルクは瞬時
に応答しさらに広い動作範囲にわたつて安定であるので
、誘導電動機を用いた速度やトルク制御システムに於て
、直流機や同期機並の秀れた高速安定応答を達成するこ
とが出来る。
第1図は従来の誘導電動機制御装置の一例を示すプロツ
ク結線図、第2図は誘導電動機の伝達関数を示すプロツ
ク図、第3図は、誘導機のトルク応答を示す波形図、第
4図はこの発明の概念を説明するための伝達関数を示す
プロツク図、第5図はこの発明の一実施例を示すプロツ
ク結線図、第6図は第5図の関数発生手段の具体的計算
手順を示すフローチヤートである。 図に於て、1は誘導電動機、2は回転速度検出器、3は
電流検出器、4は電動機制御装置、11は関数発生手段
、13は電流サンプリング検出手段、11はすべり周波
数サンプリング検出手段である。
ク結線図、第2図は誘導電動機の伝達関数を示すプロツ
ク図、第3図は、誘導機のトルク応答を示す波形図、第
4図はこの発明の概念を説明するための伝達関数を示す
プロツク図、第5図はこの発明の一実施例を示すプロツ
ク結線図、第6図は第5図の関数発生手段の具体的計算
手順を示すフローチヤートである。 図に於て、1は誘導電動機、2は回転速度検出器、3は
電流検出器、4は電動機制御装置、11は関数発生手段
、13は電流サンプリング検出手段、11はすべり周波
数サンプリング検出手段である。
Claims (1)
- 1 誘導電動機1の供給電流I_mの大きさを制御する
手段41、43と上記供給電流I_mの周波数ωを制御
することにより電動機1のすべり周波数ω_sを制御す
る手段42、44とを有する誘導電動機1の制御装置に
おいて、上記供給電流I_mの大きさ及び上記誘導電動
機1のすべり周波数ω_sをサンプリング検出する手段
13、14、上記すべり周波数ω_sを制御する手段4
2、44の入力信号の変化量△ω_sを上記供給電流I
_mの大きさの変化量△Iに対し一次進みの関係に保ち
、上記一次進みの関係におけるゲインα及び時定数βを
上記供給電流I_mの大きさのサンプリング値I_0及
び上記すべり周波数ω_sのサンプリング値ω_s_0
を用いて計算する手段11を備えたことを特徴とする誘
導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52053925A JPS5926195B2 (ja) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52053925A JPS5926195B2 (ja) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS53139120A JPS53139120A (en) | 1978-12-05 |
JPS5926195B2 true JPS5926195B2 (ja) | 1984-06-25 |
Family
ID=12956289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52053925A Expired JPS5926195B2 (ja) | 1977-05-10 | 1977-05-10 | 誘導電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5926195B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01270793A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-30 | Fanuc Ltd | Pwm制御における電流制御装置 |
-
1977
- 1977-05-10 JP JP52053925A patent/JPS5926195B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS53139120A (en) | 1978-12-05 |
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