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JP2007259607A - Electric motor control device - Google Patents

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JP2007259607A
JP2007259607A JP2006081880A JP2006081880A JP2007259607A JP 2007259607 A JP2007259607 A JP 2007259607A JP 2006081880 A JP2006081880 A JP 2006081880A JP 2006081880 A JP2006081880 A JP 2006081880A JP 2007259607 A JP2007259607 A JP 2007259607A
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JP
Japan
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inverter
magnetic flux
voltage
command value
electric motor
Prior art date
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Application number
JP2006081880A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Yamada
達也 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd filed Critical Fuji Electric FA Components and Systems Co Ltd
Priority to JP2006081880A priority Critical patent/JP2007259607A/en
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Abstract

【課題】インバータの電源電圧が低下した場合にも電圧飽和現象を回避して電動機発生トルクの脈動を抑え、負荷の破損を未然に防止するようにした電動機制御装置を提供する。
【解決手段】インバータを用いて誘導電動機のトルク・速度を制御する電動機制御装置(ベクトル制御装置)に関する。誘導電動機17の端子電圧をインバータ13の最大変調電圧以内に制限するように、インバータ13の直流電圧を用いて一次電流のM軸成分を制御する手段を備える。具体的には、インバータ13の直流電圧検出値を用いて誘導電動機の二次磁束制限値を演算する磁束制限演算器30と、前記二次磁束制限値により二次磁束指令値を制限するリミッタ31と、このリミッタ31により制限された二次磁束指令値を用いてM軸電流指令値を生成する演算器7と、を設ける。
【選択図】図1
An electric motor control apparatus is provided which prevents a voltage saturation phenomenon to suppress a pulsation of electric motor generated torque even when a power supply voltage of an inverter is lowered, thereby preventing a load from being damaged.
The present invention relates to a motor control device (vector control device) that controls the torque and speed of an induction motor using an inverter. Means are provided for controlling the M-axis component of the primary current using the DC voltage of the inverter 13 so as to limit the terminal voltage of the induction motor 17 within the maximum modulation voltage of the inverter 13. Specifically, a magnetic flux limit calculator 30 that calculates the secondary magnetic flux limit value of the induction motor using the DC voltage detection value of the inverter 13, and a limiter 31 that limits the secondary magnetic flux command value by the secondary magnetic flux limit value. And an arithmetic unit 7 for generating an M-axis current command value using the secondary magnetic flux command value limited by the limiter 31.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ベクトル制御により誘導電動機のトルク・速度を制御する電動機制御装置に関するものである。   The present invention relates to a motor control device that controls the torque and speed of an induction motor by vector control.

図3は、この種の電動機制御装置の従来技術を示すブロック図であり、後述する特許文献1に記載されているものである。
同図において、交流電源12の交流電圧はインバータ13により所定の大きさ及び周波数の交流電圧に変換されて誘導電動機17に供給され、この誘導電動機17を所望のトルクで運転する。18は誘導電動機17により駆動される負荷であり、16は誘導電動機17の回転速度を検出するパルスエンコーダである。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional technique of this type of electric motor control apparatus, which is described in Patent Document 1 described later.
In the figure, the AC voltage of the AC power supply 12 is converted into an AC voltage of a predetermined magnitude and frequency by an inverter 13 and supplied to the induction motor 17, and the induction motor 17 is operated with a desired torque. Reference numeral 18 denotes a load driven by the induction motor 17, and reference numeral 16 denotes a pulse encoder that detects the rotational speed of the induction motor 17.

速度設定器1は、誘導電動機17が運転するべき速度ω#を設定して制御装置100A内の速度指令演算器2に出力する。速度指令演算器2は、予め定めた加速度により変化して最終的には速度設定値ω#に一致するような速度指令値ω を演算し、出力する。
一方、速度演算器19にはパルスエンコーダ16からのフィードバック信号が入力されており、これを演算処理して電動機17の回転速度ωが求められる。
The speed setter 1 sets a speed ω r # at which the induction motor 17 should be operated and outputs it to the speed command calculator 2 in the control device 100A. The speed command calculator 2 calculates and outputs a speed command value ω r * that changes according to a predetermined acceleration and finally matches the speed set value ω r #.
On the other hand, the feedback signal from the pulse encoder 16 is input to the speed calculator 19, and the rotational speed ω r of the electric motor 17 is obtained by calculating this.

速度調節器3には、前記速度指令値ω と速度検出値ωとの偏差が入力され、調節動作によってその入力偏差を零にするトルク指令値τが演算されると共に、磁束指令演算器4によって前記速度検出値ωから電動機17の二次磁束指令値φ が演算される。
これらのトルク指令値τ及び二次磁束指令値φ から、下記の数式1,2に従って電動機17の一次電流の二次磁束φに平行な電流指令値i (以下、必要に応じてM軸電流指令値という)と、二次磁束に直交する電流指令値i (以下、必要に応じてT軸電流指令値という)とが演算される。なお、図3において、5は数式2を演算する除算器、7は数式1を演算する演算器である。
A deviation between the speed command value ω r * and the detected speed value ω r is input to the speed regulator 3, and a torque command value τ * that makes the input deviation zero by the adjustment operation is calculated, and a magnetic flux command secondary flux command value of the motor 17 phi 2 * is calculated from the speed detection value omega r by computing unit 4.
From these torque command value τ * and secondary magnetic flux command value φ 2 * , a current command value i M * parallel to the secondary magnetic flux φ 2 of the primary current of the electric motor 17 according to the following formulas 1 and 2 (hereinafter referred to as necessary) Accordingly, an M-axis current command value) and a current command value i T * orthogonal to the secondary magnetic flux (hereinafter referred to as a T-axis current command value if necessary) are calculated. In FIG. 3, 5 is a divider for calculating Formula 2 and 7 is a calculator for calculating Formula 1.

[数1]
=(1/L)×φ
(L:電動機の励磁インダクタンス)
[数2]
=τ/φ
[Equation 1]
i M * = (1 / L m ) × φ 2 *
(L m : Excitation inductance of the motor)
[Equation 2]
i T * = τ * / φ 2 *

座標変換器11は、電流検出器14により検出した相電流を電動機17の一次電流の二次磁束φと平行な電流i(以下、必要に応じてM軸電流検出値という)と直交する電流i(以下、必要に応じてT軸電流検出値という)とに変換するものであり、U相巻線と電動機17の二次磁束φとのなす角度をψとすると、数式3,4によりi,iを演算する。 The coordinate converter 11 orthogonally crosses the phase current detected by the current detector 14 with a current i M parallel to the secondary magnetic flux φ 2 of the primary current of the electric motor 17 (hereinafter referred to as an M-axis current detection value if necessary). When the angle between the U-phase winding and the secondary magnetic flux φ 2 of the motor 17 is ψ 2 , the current i T is converted into a current i T (hereinafter referred to as a T-axis current detection value if necessary). , 4 to calculate i M and i T.

[数3]
=cosψ×i+cos(ψ−120°)×i+cos(ψ+120°)×i
[数4]
=sinψ×i+sin(ψ−120°)×i+sin(ψ+120°)×i
[Equation 3]
i T = cos φ 2 × i U + cos (φ 2 −120 °) × i V + cos (φ 2 + 120 °) × i W
[Equation 4]
i M = sin ψ 2 × i U + sin (ψ 2 −120 °) × i V + sin (ψ 2 + 120 °) × i W

T軸電流調節器8にはT軸電流指令値i とT軸電流検出値iとの偏差が入力され、調節動作によってその入力偏差を零にするT軸電圧指令値v が出力される。また。M軸電流調節器9にはM軸電流指令値i とM軸電流検出値iとの偏差が入力され、調節動作によってその入力偏差を零にするM軸電圧指令値v が出力される。
座標変換器10は、角度ψを用いてT軸電圧指令値v 及びM軸電圧指令v を座標変換して三相電圧指令値V ,V ,V を出力するものであり、数式5,6,7によりV ,V ,V を演算する。
A deviation between the T-axis current command value i T * and the detected T-axis current value i T is input to the T-axis current regulator 8, and a T-axis voltage command value v T * that makes the input deviation zero by the adjustment operation is obtained. Is output. Also. A deviation between the M-axis current command value i M * and the detected M-axis current value i M is input to the M-axis current regulator 9, and an M-axis voltage command value v M * that makes the input deviation zero by the adjustment operation is obtained. Is output.
The coordinate converter 10 converts the T-axis voltage command value v T * and the M-axis voltage command v M * using the angle ψ 2 to convert the three-phase voltage command values V u * , V v * , V w * . V u * , V v * , V w * are calculated according to equations 5, 6 and 7.

[数5]
=cosψ×v +sinψ×v
[数6]
=cos(ψ−120°)×v +sin(ψ−120°)×v
[数7]
=cos(ψ+120°)×v +sin(ψ+120°)×v
[Equation 5]
V u * = cosψ 2 × v M * + sinψ 2 × v T *
[Equation 6]
V v * = cos (ψ 2 -120 °) × v M * + sin (ψ 2 -120 °) × v T *
[Equation 7]
V w * = cos (φ 2 + 120 °) × v M * + sin (φ 2 + 120 °) × v T *

三相電圧指令値V ,V ,V はインバータ13に与えられ、このインバータ13により、交流電源12の三相交流電圧は所定の大きさ及び周波数の三相交流電圧に変換されて誘導電動機17に供給される。
なお、すべり周波数演算器6は、数式8によってすべり周波数ωslを演算し、ロータ周波数換算器20は、数式9によって電動機17の回転速度ωをロータ周波数ωに換算する。
The three-phase voltage command values V u * , V v * , and V w * are given to the inverter 13, and the inverter 13 converts the three-phase AC voltage of the AC power source 12 into a three-phase AC voltage having a predetermined magnitude and frequency. And supplied to the induction motor 17.
The slip frequency calculator 6 calculates the slip frequency ω sl by Equation 8, and the rotor frequency converter 20 converts the rotational speed ω r of the electric motor 17 to the rotor frequency ω 2 by Equation 9.

[数8]
ωsl=R×I /φ
(R:電動機17の二次時定数)
[数9]
ω=ωr×P/120
(P:電動機17の極数)
[Equation 8]
ω sl = R 2 × I T * / φ 2 *
(R 2 : secondary time constant of the motor 17)
[Equation 9]
ω 2 = ωr × P / 120
(P: number of poles of electric motor 17)

また、上記のすべり周波数ωslとロータ周波数ωとを加算して得たインバータ出力周波数ωを積分器15にて積分することにより、U相巻線と電動機17の二次磁束φとのなす前記角度ψが演算される。
ここで、前述の磁束指令演算器4では、電動機17の回転速度ωが基底回転速度ω未満では100パーセントの二次磁束指令値φ を出力し、回転速度ωが基底回転速度ω以上になると速度に反比例して低下するような二次磁束指令値φ を出力するものである。
Further, by integrating the inverter output frequency ω 1 obtained by adding the slip frequency ω sl and the rotor frequency ω 2 by the integrator 15, the secondary magnetic flux φ 2 of the U-phase winding and the motor 17 is obtained. the angle [psi 2 is the calculation of eggplant.
Here, in the magnetic flux command calculator 4 described above, when the rotational speed ω r of the electric motor 17 is less than the base rotational speed ω b , a 100% secondary magnetic flux command value φ 2 * is output, and the rotational speed ω r is the base rotational speed. A secondary magnetic flux command value φ 2 * that decreases in inverse proportion to the speed when ω b or more is output.

図4は、図3の構成をインバータ13を中心として整理した構成図であり、その全体が電動機制御装置として動作するものである。
インバータ主回路60は、交流電源12に接続されたダイオード整流器61と、その直流側に接続された電解コンデンサ62と、半導体スイッチング素子を三相ブリッジ接続してなる直流−交流変換部63とから構成されている。
FIG. 4 is a configuration diagram in which the configuration of FIG. 3 is arranged around the inverter 13, and the whole operates as an electric motor control device.
The inverter main circuit 60 includes a diode rectifier 61 connected to the AC power supply 12, an electrolytic capacitor 62 connected to the DC side thereof, and a DC-AC converter 63 formed by connecting semiconductor switching elements in a three-phase bridge. Has been.

制御演算部64Aは、前記速度指令演算器2、電動機制御演算器65A及びPWM演算器66から構成されており、電動機制御演算器65Aは、図3における制御装置100Aの構成要素から速度指令演算器2、インバータ13、電流検出器14を除いた部分に相当している。
PWM演算器66は、三相電圧指令値V ,V ,V とキャリア信号fとを用いてPWM演算を行い、直流−交流変換部63に対するスイッチング信号を出力するものである。
The control calculation unit 64A is composed of the speed command calculator 2, the motor control calculator 65A, and the PWM calculator 66. The motor control calculator 65A is a speed command calculator from the components of the control device 100A in FIG. 2 corresponds to a portion excluding the inverter 13 and the current detector 14.
PWM calculator 66, the three-phase voltage command value V u *, V v *, performs PWM operation using a V w * and the carrier signal f c, DC - it outputs a switching signal to the AC converting unit 63 is there.

特開2002−335700号公報(段落[0002]〜[0016]、図3)JP 2002-335700 A (paragraphs [0002] to [0016], FIG. 3)

上記従来技術において、インバータ13の最大変調電圧は電源電圧(交流電源12の電圧)により制約を受ける。電動機17の端子電圧が高い状態、つまり、一般的に電動機17の高速運転中に電源電圧が何らかの理由によって低下した場合、インバータ13は電動機端子電圧を超える電圧を出力できない状況に陥り、インバータ13から電動機17に設定値通りの電流を供給することが困難になる。   In the above prior art, the maximum modulation voltage of the inverter 13 is restricted by the power supply voltage (the voltage of the AC power supply 12). When the terminal voltage of the electric motor 17 is high, that is, when the power supply voltage drops for some reason in general during the high-speed operation of the electric motor 17, the inverter 13 falls into a situation where it cannot output a voltage exceeding the electric motor terminal voltage. It becomes difficult to supply the electric current to the electric motor 17 according to the set value.

すなわち、この場合には、T軸電流検出値iがT軸電流指令値i を下回る状況が継続することとなり、T軸電流調節器8の調節動作によってT軸電圧指令値v を高い値で出力する(この現象を電流調節器の電圧飽和現象という)。また、M軸電流調節器9についても同様の状況となる。
このように高い電圧指令値v ,v の元で制御されるインバータ13は過変調状態で動作しようとするため、その出力電圧には大きな歪みが含まれる。この歪みは電動機制御装置の意図する電動機発生トルクとは別の脈動となって現れ、電動機17に組み合わされる負荷18に振動を引き起こし、最悪の場合には負荷18や電動機17の破損に至る等の重大事故を引き起こすことになる。
That is, in this case, the situation in which the detected T-axis current value i T is lower than the T-axis current command value i T * continues, and the T-axis voltage command value v T * is controlled by the adjustment operation of the T-axis current regulator 8 . Is output at a high value (this phenomenon is called voltage saturation phenomenon of the current regulator). The same situation applies to the M-axis current regulator 9.
Since the inverter 13 controlled based on the high voltage command values v T * and v M * as described above tends to operate in an overmodulation state, the output voltage includes a large distortion. This distortion appears as a pulsation different from the motor generated torque intended by the motor control device, causes vibration in the load 18 combined with the motor 17, and in the worst case, the load 18 and the motor 17 are damaged. It will cause a serious accident.

そこで、本発明の解決課題は、インバータの電源電圧が低下した場合にも電流調節器の電圧飽和現象を回避して電動機発生トルクの脈動を抑え、負荷等の破損を未然に防止するようにした電動機制御装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to avoid the voltage saturation phenomenon of the current regulator even when the power supply voltage of the inverter is lowered, to suppress the pulsation of the torque generated by the motor, and to prevent the load from being damaged. The object is to provide an electric motor control device.

上記課題を解決するため、請求項1に記載した発明は、インバータにより駆動される誘導電動機の一次電流を二次磁束と平行なM軸成分と直交するT軸成分とに分離し、これら各成分がそれぞれM軸電流指令値及びT軸電流指令値通りに流れるようにインバータを運転して誘導電動機のトルク・速度を制御する電動機制御装置において、
誘導電動機の端子電圧をインバータの最大変調電圧以内に制限するように、インバータの直流電圧を用いて前記電動機の一次電流のM軸成分を制御する手段を備えたものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 divides a primary current of an induction motor driven by an inverter into an M-axis component parallel to a secondary magnetic flux and a T-axis component orthogonal to each of these components. In the motor control device that controls the torque and speed of the induction motor by operating the inverter so that each flows according to the M-axis current command value and the T-axis current command value,
Means are provided for controlling the M-axis component of the primary current of the motor using the DC voltage of the inverter so as to limit the terminal voltage of the induction motor within the maximum modulation voltage of the inverter.

請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した電動機制御装置において、
前記M軸成分を制御する手段は、
インバータの直流電圧検出値を用いて前記電動機の二次磁束制限値を演算する磁束制限演算手段と、
前記二次磁束制限値により前記電動機の二次磁束指令値を制限する制限手段と、
この制限手段により制限された二次磁束指令値を用いて前記M軸電流指令値を生成する手段と、を備えたものである。
The invention described in claim 2 is the electric motor control device according to claim 1,
The means for controlling the M-axis component is:
Magnetic flux limit calculating means for calculating a secondary magnetic flux limit value of the electric motor using a DC voltage detection value of the inverter;
Limiting means for limiting the secondary magnetic flux command value of the electric motor by the secondary magnetic flux limit value;
Means for generating the M-axis current command value using the secondary magnetic flux command value restricted by the restriction means.

本発明によれば、電源電圧が低下した場合でも、インバータの直流電圧を用いてインバータの最大変調電圧以下に電動機端子電圧を制限するようにM軸電流を制御することにより、電動機発生トルクの不要な脈動を解消して、負荷や電動機の破損を防止しつつ運転を継続可能な電動機制御装置を提供することができる。   According to the present invention, even when the power supply voltage is lowered, the motor generated torque is not required by controlling the M-axis current so as to limit the motor terminal voltage below the maximum modulation voltage of the inverter using the DC voltage of the inverter. Thus, it is possible to provide an electric motor control device that can eliminate the pulsation and can continue operation while preventing damage to the load and the electric motor.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は実施形態に係る電動機制御装置の構成を示すブロック図であり、図2は、図1の構成をインバータを中心として整理した構成図である。
以下では、従来技術として説明した図3,図4と同一の構成要素には同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electric motor control device according to the embodiment, and FIG. 2 is a configuration diagram in which the configuration of FIG. 1 is arranged around an inverter.
In the following, the same components as those in FIGS. 3 and 4 described as the prior art are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and different portions are mainly described.

図1に示す制御装置100を図3の制御装置100Aと対比すると、磁束制限演算器30及びリミッタ31が追加され、更に、インバータ13の直流電圧検出値Vdcが前記磁束制限演算器30に入力されている。
磁束制限演算器30には、直流電圧検出値Vdcと共にT軸電流指令値i 及びインバータ出力周波数ωが入力され、二次磁束制限値φ2limが演算される。この二次磁束制限値φ2limは制限手段としてのリミッタ31に加えられており、磁束指令演算器4から出力された二次磁束指令値φ を制限するように構成されている。
なお、インバータ13の直流電圧検出値Vdcは、図2に示すように、ダイオード整流器61の出力側直流電圧を直流電圧検出器67により検出して得られるものである。
When the control device 100 shown in FIG. 1 is compared with the control device 100A shown in FIG. 3, a magnetic flux limit calculator 30 and a limiter 31 are added, and the DC voltage detection value V dc of the inverter 13 is input to the magnetic flux limit calculator 30. Has been.
The T-axis current command value i T * and the inverter output frequency ω 1 are input to the magnetic flux limit calculator 30 together with the DC voltage detection value V dc , and the secondary magnetic flux limit value φ 2lim is calculated. This secondary magnetic flux limit value φ 2lim is added to a limiter 31 as a limiting means, and is configured to limit the secondary magnetic flux command value φ 2 * output from the magnetic flux command calculator 4.
The DC voltage detection value V dc of the inverter 13 is obtained by detecting the output side DC voltage of the diode rectifier 61 with a DC voltage detector 67 as shown in FIG.

図2は前述した従来技術の図4に相当しており、64は制御演算部、65は電動機制御演算器である。この電動機制御演算器65は、図1に示した制御装置100の構成要素から速度指令演算器2、インバータ13、電流検出器14を除いた部分に相当している。
図1において、磁束制限演算器30は数式10の演算を行う。
FIG. 2 corresponds to FIG. 4 of the prior art described above, 64 is a control operation unit, and 65 is an electric motor control operation unit. The electric motor control calculator 65 corresponds to a part obtained by removing the speed command calculator 2, the inverter 13, and the current detector 14 from the components of the control device 100 shown in FIG.
In FIG. 1, the magnetic flux limit calculator 30 performs the calculation of Equation 10.

[数10]
φ2lim=L×(−Emf+√(((Vdc/√2)/ω)−(Lσ×i )))/Lσ
(φ2lim:磁束制限値,Emf:電動機逆起電圧係数,Vdc:インバータ直流電圧検出値,ω:インバータ出力周波数,L:電動機励磁インダクタンス,Lσ:電動機漏れインダクタンス)
[Equation 10]
φ 2lim = L m × (-Emf + √ (((V dc / √2) / ω 1) 2 - (L σ × i T *) 2)) / L σ
2lim : magnetic flux limit value, Emf: motor counter electromotive voltage coefficient, V dc : inverter DC voltage detection value, ω 1 : inverter output frequency, L m : motor excitation inductance, L σ : motor leakage inductance)

なお、数式10において、Emf,L,Lσは既知であるとする。この数式10の導出方法は、以下の通りである。
まず、電動機誘起電圧Vに関しては、数式11が成り立つ。
In Equation 10, Emf, L m and L σ are known. The method of deriving Equation 10 is as follows.
First, with respect to the motor induced voltage V 0 , Formula 11 is established.

[数11]
=(ω1×Lσ×i+Emf×ω)+(ω1×Lσ×i)
[Equation 11]
V 0 2 = (ω 1 × L σ × i M + Emf × ω 2) 2 + (ω 1 × L σ × i T) 2

ここで、電動機端子電圧制限値V0mを導入し、電動機誘起電圧Vを上記制限値V0mに制限することを考えて(すなわちV=V0m)、数式12を得る。ここでは、簡素化のためにω=ωとした。 Here, considering that the motor terminal voltage limit value V 0m is introduced and the motor induced voltage V 0 is limited to the limit value V 0m (that is, V 0 = V 0m ), Equation 12 is obtained. Here, ω 1 = ω 2 is set for simplification.

[数12]
(V0m/ω=(Lσ×i+Emf)+(Lσ×i)
(V0m:電動機端子電圧制限値)
[Equation 12]
(V 0m / ω 1 ) 2 = (L σ × i M + Emf) 2 + (L σ × i T ) 2
(V 0m : Motor terminal voltage limit value)

数式12を変換してM軸電流検出値iについて解き、iをT軸電流指令値i に置き換えると、数式13が得られる。 When Formula 12 is converted and solved for M-axis current detection value i M and i T is replaced with T-axis current command value i T * , Formula 13 is obtained.

[数13]
=(−Emf+√((V0m/ω)−(Lσ×i )))/Lσ
[Equation 13]
i M = (− Emf + √ ((V 0m / ω 1 ) 2 − (L σ × i T * ) 2 )) / L σ

数式13のM軸電流iを流せば電動機誘起電圧Vを電動機端子電圧制限値V0mに制限することができ、このM軸電流iに対応する二次磁束指令値(二次磁束制限値φ2lim)は、数式1に基づいて数式14のようになる。 When the M-axis current i M of Formula 13 is passed, the motor induced voltage V 0 can be limited to the motor terminal voltage limit value V 0m, and the secondary magnetic flux command value (secondary magnetic flux limit) corresponding to this M-axis current i M The value φ 2lim ) is expressed by Equation 14 based on Equation 1.

[数14]
φ2lim=L×i
=L×(−Emf+√((V0m/ω)−(Lσ×i )))/Lσ
[Formula 14]
φ 2lim = L m × i M
= L m × (-Emf + √ ((V 0m / ω 1) 2 - (L σ × i T *) 2)) / L σ

インバータ13の最大変調電圧以内に電動機端子電圧を制限する場合には、数式14における電動機端子電圧制限値V0mを、インバータ13の直流電圧検出値Vdcを用いて数式15のように置き換えればよい。 When the motor terminal voltage is limited within the maximum modulation voltage of the inverter 13, the motor terminal voltage limit value V 0m in Expression 14 may be replaced with Expression 15 using the DC voltage detection value V dc of the inverter 13. .

[数15]
0m=Vdc/√2
[Equation 15]
V 0m = V dc / √2

数式15を数式14に代入すると、前述した数式10を得ることができる。
従って、磁束制限演算器30により数式10を演算して求めた二次磁束制限値φ2limを用いて二次磁束指令値φ を制限することにより、例えば電動機17が高速運転されている状態で電源電圧が低下したとしても、インバータ13の最大変調電圧以内に電動機17の端子電圧を制限することができ、従来のようなM軸電流調節器9の電圧飽和現象を回避することができる。
これにより、インバータ13の出力電圧に歪みが含まれることはなく、電動機17の発生トルクに不要な脈動も生じないので、負荷18に悪影響を与えることもない。
By substituting Equation 15 into Equation 14, Equation 10 described above can be obtained.
Therefore, by limiting the secondary magnetic flux command value φ 2 * using the secondary magnetic flux limit value φ 2lim obtained by calculating Formula 10 by the magnetic flux limit calculator 30, for example, a state in which the motor 17 is operating at high speed. Even if the power supply voltage decreases, the terminal voltage of the electric motor 17 can be limited within the maximum modulation voltage of the inverter 13, and the voltage saturation phenomenon of the M-axis current regulator 9 as in the prior art can be avoided.
Thereby, distortion is not included in the output voltage of the inverter 13, and unnecessary pulsation does not occur in the torque generated by the electric motor 17, so that the load 18 is not adversely affected.

なお、数式14を用いて電動機端子電圧制限値V0mを電動機ごとに個別に設定したい場合には、電圧制限値V0mをインバータ設定パラメータに割り付けて操作してもよい。 In addition, when it is desired to set the motor terminal voltage limit value V 0m individually for each motor using Formula 14, the voltage limit value V 0m may be assigned to the inverter setting parameter.

本発明の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention. 図1の構成をインバータを中心として整理した構成図である。It is the block diagram which arranged the structure of FIG. 1 focusing on the inverter. ベクトル制御による電動機制御装置の従来技術を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the prior art of the motor control apparatus by vector control. 図3の構成をインバータを中心として整理した構成図である。It is the block diagram which arranged the structure of FIG. 3 centering on the inverter.

符号の説明Explanation of symbols

1:速度設定器
2:速度指令演算器
3:速度調節器
4:磁束指令演算器
5:除算器
6:すべり周波数演算器
7:演算器
8:T軸電流調節器
9:M軸電流調節器
10,11:座標変換器
12:交流電源
13:インバータ
14:電流検出器
15:積分器
16:パルスエンコーダ
17:誘導電動機
18:負荷
20:ロータ周波数換算器
30:磁束制限演算器
31:リミッタ
60:インバータ主回路
61:ダイオード整流器
62:電解コンデンサ
63:直流−交流変換部
64:制御演算部
65:電動機制御演算器
66:PWM演算器
67:直流電圧検出器
1: Speed setter 2: Speed command calculator 3: Speed controller 4: Magnetic flux command calculator 5: Divider 6: Slip frequency calculator 7: Calculator 8: T-axis current controller 9: M-axis current controller 10, 11: Coordinate converter 12: AC power supply 13: Inverter 14: Current detector 15: Integrator 16: Pulse encoder 17: Induction motor 18: Load 20: Rotor frequency converter 30: Magnetic flux limit calculator 31: Limiter 60 : Inverter main circuit 61: Diode rectifier 62: Electrolytic capacitor 63: DC-AC converter 64: Control calculator 65: Motor control calculator 66: PWM calculator 67: DC voltage detector

Claims (2)

インバータにより駆動される誘導電動機の一次電流を二次磁束と平行なM軸成分と直交するT軸成分とに分離し、これら各成分がそれぞれM軸電流指令値及びT軸電流指令値通りに流れるようにインバータを運転して誘導電動機のトルク・速度を制御する電動機制御装置において、
誘導電動機の端子電圧をインバータの最大変調電圧以内に制限するように、インバータの直流電圧を用いて前記電動機の一次電流のM軸成分を制御する手段を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
The primary current of the induction motor driven by the inverter is separated into a T-axis component orthogonal to the M-axis component parallel to the secondary magnetic flux, and these components flow in accordance with the M-axis current command value and the T-axis current command value, respectively. In the motor control device that controls the torque and speed of the induction motor by operating the inverter as described above,
An electric motor control apparatus comprising: means for controlling an M-axis component of a primary current of the electric motor using a DC voltage of the inverter so as to limit a terminal voltage of the induction motor within a maximum modulation voltage of the inverter.
請求項1に記載した電動機制御装置において、
前記M軸成分を制御する手段は、
インバータの直流電圧検出値を用いて前記電動機の二次磁束制限値を演算する磁束制限演算手段と、
前記二次磁束制限値により前記電動機の二次磁束指令値を制限する制限手段と、
この制限手段により制限された二次磁束指令値を用いて前記M軸電流指令値を生成する手段と、
を備えたことを特徴とする電動機制御装置。
In the motor control device according to claim 1,
The means for controlling the M-axis component is:
Magnetic flux limit calculating means for calculating a secondary magnetic flux limit value of the electric motor using a DC voltage detection value of the inverter;
Limiting means for limiting the secondary magnetic flux command value of the electric motor by the secondary magnetic flux limit value;
Means for generating the M-axis current command value using the secondary magnetic flux command value restricted by the restriction means;
An electric motor control device comprising:
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