JP2646633B2 - 誘導電動機の磁束演算方法 - Google Patents
誘導電動機の磁束演算方法Info
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- JP2646633B2 JP2646633B2 JP7257288A JP7257288A JP2646633B2 JP 2646633 B2 JP2646633 B2 JP 2646633B2 JP 7257288 A JP7257288 A JP 7257288A JP 7257288 A JP7257288 A JP 7257288A JP 2646633 B2 JP2646633 B2 JP 2646633B2
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- induction motor
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
- H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
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- Power Engineering (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Tests Of Circuit Breakers, Generators, And Electric Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導電動機の電圧，電流からトルク電流成
分を検出してベクトル制御を行う際に用いる磁束演算方
法に関する。
分を検出してベクトル制御を行う際に用いる磁束演算方
法に関する。
従来、誘導電動機の電圧，電流及び磁束指令値を入力
として一次遅れ回路を用いて誘導電動機の二次鎖交磁束
を演算する方法があった。
として一次遅れ回路を用いて誘導電動機の二次鎖交磁束
を演算する方法があった。
例えば、本出願人が先に開示した特開昭57−201870号
公報においては、誘導電動機の端子電圧から電動機のイ
ンピーダンス電圧を減算した二次誘起電圧を得て、これ
に励磁電流指令から演算される励磁指令電流に相当する
電圧を加えた電圧を導出し、この導出した電圧を一次遅
れ積分によって積分し、磁束を演算する方法をとってい
る。
公報においては、誘導電動機の端子電圧から電動機のイ
ンピーダンス電圧を減算した二次誘起電圧を得て、これ
に励磁電流指令から演算される励磁指令電流に相当する
電圧を加えた電圧を導出し、この導出した電圧を一次遅
れ積分によって積分し、磁束を演算する方法をとってい
る。
しかし、このような従来の方法では、電動機パラメー
タ、特に温度によって変化する一次抵抗の磁束演算値に
対する影響が低周波になると大きかった。
タ、特に温度によって変化する一次抵抗の磁束演算値に
対する影響が低周波になると大きかった。
本発明は、磁束演算値の特性を、ベクトル制御におい
て適用されるトルク電流帰還形や磁束オリエンテーショ
ン形のベクトル制御での評価に基づいて再検討し、磁束
演算特性における位相誤差の増大を軽減することを目的
とする。
て適用されるトルク電流帰還形や磁束オリエンテーショ
ン形のベクトル制御での評価に基づいて再検討し、磁束
演算特性における位相誤差の増大を軽減することを目的
とする。
この目的を達成するため、本発明の誘導電動機の磁束
検出方法は、速度検出器をもたない誘導電動機に供給す
る一次電流を励磁電流指令値及びトルク電流指令値に応
じて与え、前記誘導電動機の電圧と電流とから演算され
る磁束に基づいて周波数を制御するベクトル制御装置を
備えた誘導電動機の磁束演算方法において、前記誘導電
動機の電圧実測値から、前記誘導電動機の一次抵抗値及
び漏れインダクタンス値と前記誘導電動機の電流実測値
とより演算した一次抵抗電圧降下及び漏れリアクタンス
電圧降下を差し引き演算して誘起電圧を求め、この誘起
電圧と磁束指令ベクトルを加算した合成値を用いて磁束
を演算するに際し、当該一次遅れ回路の時定数を前記誘
導電動機の二次回路時定数と等しく設定することを特徴
とする。
検出方法は、速度検出器をもたない誘導電動機に供給す
る一次電流を励磁電流指令値及びトルク電流指令値に応
じて与え、前記誘導電動機の電圧と電流とから演算され
る磁束に基づいて周波数を制御するベクトル制御装置を
備えた誘導電動機の磁束演算方法において、前記誘導電
動機の電圧実測値から、前記誘導電動機の一次抵抗値及
び漏れインダクタンス値と前記誘導電動機の電流実測値
とより演算した一次抵抗電圧降下及び漏れリアクタンス
電圧降下を差し引き演算して誘起電圧を求め、この誘起
電圧と磁束指令ベクトルを加算した合成値を用いて磁束
を演算するに際し、当該一次遅れ回路の時定数を前記誘
導電動機の二次回路時定数と等しく設定することを特徴
とする。
トルク電流帰還形及び磁束オリエンテーション形のベ
クトル制御においても、先ず求められる磁束ベクトルの
特性は、実際の二次鎖交磁束とその演算値の位相が一致
することが重要で、次に磁束のそれぞれの振幅が一致す
ることである。
クトル制御においても、先ず求められる磁束ベクトルの
特性は、実際の二次鎖交磁束とその演算値の位相が一致
することが重要で、次に磁束のそれぞれの振幅が一致す
ることである。
そこで本発明においては、低周波における磁束演算値
の位相誤差の低減に務め、特に、低周波の限界である電
動機拘束時の磁束演算値特性に着目した。例えば、トル
ク電流帰還形のベクトル制御でのトルク電流Itは次のよ
うに演算される。
の位相誤差の低減に務め、特に、低周波の限界である電
動機拘束時の磁束演算値特性に着目した。例えば、トル
ク電流帰還形のベクトル制御でのトルク電流Itは次のよ
うに演算される。
It＝（1×φ2）/|φ2｜ ……（１） ここで、1：一次電流ベクトル φ2：二次鎖交磁束ベクトル ｜φ2|:二次鎖交磁束ベクトルの振幅 式（１）から分かるように、一次電流1は、直接検
出することができ、磁束についてφ2/|φ2｜すなわち単
位ベクトルの位相特性の良好さが必要となる。
出することができ、磁束についてφ2/|φ2｜すなわち単
位ベクトルの位相特性の良好さが必要となる。
本発明では、演算磁束ベクトルの特性改善を演算誤差
が増大する低周波において検討し、特に電動機拘束状態
での位相誤差の軽減を図った。
が増大する低周波において検討し、特に電動機拘束状態
での位相誤差の軽減を図った。
第２図に磁束演算回路のブロック図を示す。図中31は
インバータ、42は誘導電動機である。誘導電動機42の電
流は電流検出器32で検出され、電圧υ1は電圧検出器3
3で検出される。34,35,38は定数器、36,41は減算器、3
7,39は加算器、40は一次遅れ回路である。この第２図の
ブロックにおいて、二次鎖交磁束 は、次式で演算されている。
インバータ、42は誘導電動機である。誘導電動機42の電
流は電流検出器32で検出され、電圧υ1は電圧検出器3
3で検出される。34,35,38は定数器、36,41は減算器、3
7,39は加算器、40は一次遅れ回路である。この第２図の
ブロックにおいて、二次鎖交磁束 は、次式で演算されている。
但し、ｐは微分演算子である。
定常状態では上式の演算誤差はｐ＝ｊω1とおいて
（２）式で表せる。
（２）式で表せる。
但し、ΔR1＝R1−R1 *，Δｌ＝１−l* R1：一次抵抗の実際値 R1 *：一次抵抗の設定値 l:漏れインダクタンスの実際値 l*：漏れインダクタンスの設定値 Tc：一次遅れの時定数 φ2 *：磁束指令（ベクトル量） φ2：実二次鎖交磁束（ベクトル量） 2：内部誘起電圧の演算値（ベクトル量） ω1：角周波数（＝２πf1） f1：一次周波数 j:虚数記号 すなわち、（２）式の第１項の二次磁束の実際値、第
２項の低周波で増大する誤差項、及び第３項の周波数に
無関係な漏れ磁束の誤差項となる。
２項の低周波で増大する誤差項、及び第３項の周波数に
無関係な漏れ磁束の誤差項となる。
本発明では、この従来方式の演算回路において、一次
遅れ回路の時定数Tcの適切な選定によって、（２）式第
２項の誤差の軽減を図る。
遅れ回路の時定数Tcの適切な選定によって、（２）式第
２項の誤差の軽減を図る。
第３図に、（２）式で演算される二次磁束のベクトル
図を示す。ここで、電動機を拘束した状態では、ベクト
ル制御の条件を考慮すると、（２）式中の一次電流は励
磁電流とトルク電流で（４）式として表すことができ、
励磁電流とトルク電流の関係は（５）式で表すことがで
きる。
図を示す。ここで、電動機を拘束した状態では、ベクト
ル制御の条件を考慮すると、（２）式中の一次電流は励
磁電流とトルク電流で（４）式として表すことができ、
励磁電流とトルク電流の関係は（５）式で表すことがで
きる。
It／Im＝ω1T2 ……（５） ただし、ω1：一次角周波数m ：励磁電流（ベクトル） T2：電動機二次回路時定数 Im：励磁電流（振幅） It：トルク電流（振幅） この（４）式，（５）式を（２）式に代入すると
（６）式で表すことができる。
（６）式で表すことができる。
ここで、一次遅れ回路の時定数を電動機の二次回路時
定数に等しく、T2＝Tcとすると、（６）式は（７）式に
変形でき、第２項は実際の二次磁束に対し、位相誤差は
生じない。
定数に等しく、T2＝Tcとすると、（６）式は（７）式に
変形でき、第２項は実際の二次磁束に対し、位相誤差は
生じない。
ここで、φ2＝Ｍm この（７）式で求められる二次磁束演算値を用いて
（１）式によってトルク電流を演算すると、（８），
（９）式より（10）式が得られる。
（１）式によってトルク電流を演算すると、（８），
（９）式より（10）式が得られる。
ここで、 ここで、Δｌ≪（Ｍ＋TcΔR1） Φ2：二次鎖交磁束（振幅） It：トルク電流の実際値t ：トルク電流の演算値 よって、（10）式よりトルク電流の演算値は真値に近
づくことが示される。
づくことが示される。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に
説明する。第１図は、本発明の磁束演算方法を実施する
ための構成例を示すブロック図である。同図において、
11は電源、12はインバータ、13は誘導電動機、14は電流
検出器、15は電圧検出器を示している。
説明する。第１図は、本発明の磁束演算方法を実施する
ための構成例を示すブロック図である。同図において、
11は電源、12はインバータ、13は誘導電動機、14は電流
検出器、15は電圧検出器を示している。
第１図において、設定された磁束指令値Φ2 *に1/Mの
定数器１を乗じて計算される励磁電流指令値Im *とトル
ク電流指令値It *に従って、ベクトル演算器２は（11）
式，（12）式の演算を行い、一次電流指令値I1 *と位相
γ*を出力している。
定数器１を乗じて計算される励磁電流指令値Im *とトル
ク電流指令値It *に従って、ベクトル演算器２は（11）
式，（12）式の演算を行い、一次電流指令値I1 *と位相
γ*を出力している。
γ*＝tan-1（It *／Im *） ……（12） 乗算器９は、加算器８で出力された一次電流指令の位
相θ1 *と一次電流指令値I1を乗算し、一次電流指令ベク
トル1 *を出力している。
相θ1 *と一次電流指令値I1を乗算し、一次電流指令ベク
トル1 *を出力している。
電流制御器10は、一次電流指令ベクトル1 *と電流検
出器14を介して検出した一次電流1との偏差に応じて
インバータ12を制御し、一次電流指令ベクトルどおりに
電流を電動機に供給している。
出器14を介して検出した一次電流1との偏差に応じて
インバータ12を制御し、一次電流指令ベクトルどおりに
電流を電動機に供給している。
周波数制御器５は、トルク電流指令値It *とトルク電
流演算値tとの偏差に応じて周波数ωnを出力してい
る。
流演算値tとの偏差に応じて周波数ωnを出力してい
る。
積分器７は、加算器６で出力された周波数ωnと、割
算器３及び定数器４を用いて演算されたすべり周波数指
令値ωs *の和、すなわち磁束の周波数ω1 *を積分し、磁
束指令の位相θφ *を出力している。
算器３及び定数器４を用いて演算されたすべり周波数指
令値ωs *の和、すなわち磁束の周波数ω1 *を積分し、磁
束指令の位相θφ *を出力している。
加減算器18,19は、電圧検出器15で検出された電動機
端子電圧υ1に基づいて（13）式の演算を行い、誘起電
圧0を出力している。0 ＝Tc（υ1−R1 * 1）−l* 1 ……（13） 一次遅れ回路23は、乗算器21で出力される磁束指令ベ
クトルφ2 *と誘起電圧0から、（14）式の演算を行
い、磁束 を出力している。
端子電圧υ1に基づいて（13）式の演算を行い、誘起電
圧0を出力している。0 ＝Tc（υ1−R1 * 1）−l* 1 ……（13） 一次遅れ回路23は、乗算器21で出力される磁束指令ベ
クトルφ2 *と誘起電圧0から、（14）式の演算を行
い、磁束 を出力している。
演算された は減算器24で漏れリアクタンス降下分が除かれ、二次磁
束 を出力する。
束 を出力する。
二次磁束 と一次電流は、ベクトル積器25,振幅演算器26,除算器
27より（１）式の演算を行い、トルク電流tを演算す
る。
27より（１）式の演算を行い、トルク電流tを演算す
る。
このようにして、トルク電流tの演算値を真値に近
似することができる。
似することができる。
以上に説明したように、本発明においては、電動機の
端子電圧から一次抵抗降下分と、漏れリアクタンス降下
分を差し引いて求めた内部誘起電圧と磁束指令を合成
し、その出力を電動機の二次回路時定数に等しい時定数
で一次遅れ回路を介して二次磁束を演算することによ
り、二次磁束演算値に含まれる真の二次磁束に対する位
相誤差を軽減できる。
端子電圧から一次抵抗降下分と、漏れリアクタンス降下
分を差し引いて求めた内部誘起電圧と磁束指令を合成
し、その出力を電動機の二次回路時定数に等しい時定数
で一次遅れ回路を介して二次磁束を演算することによ
り、二次磁束演算値に含まれる真の二次磁束に対する位
相誤差を軽減できる。
この二次磁束演算値と一次電流とから、トルク電流を
演算することにより、一次抵抗及び漏れリアクタンスの
設定誤差に関係なく精度の良いトルク電流の演算を行う
ことができる。
演算することにより、一次抵抗及び漏れリアクタンスの
設定誤差に関係なく精度の良いトルク電流の演算を行う
ことができる。
また、前記トルク電流演算値を用いることで、広範囲
の速度でトルク制御特性のよいベクトル制御装置を構成
することができる。
の速度でトルク制御特性のよいベクトル制御装置を構成
することができる。
第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は磁
束演算回路の例を示すブロック図、第３図は二次磁束の
ベクトル図である。 1,4,16,17,20:定数器、2:ベクトル演算器 3,27:除算器、9,21:乗算器 6,8,19,22:加算器、18,24:減算器 5:周波数制御器、7:積分器 10:電流制御器、11:電源 12:インバータ、13:誘導電動機 14:電流検出器、15:電圧検出器 23:一次遅れ回路、25:ベクトル積器 26:振幅演算器
束演算回路の例を示すブロック図、第３図は二次磁束の
ベクトル図である。 1,4,16,17,20:定数器、2:ベクトル演算器 3,27:除算器、9,21:乗算器 6,8,19,22:加算器、18,24:減算器 5:周波数制御器、7:積分器 10:電流制御器、11:電源 12:インバータ、13:誘導電動機 14:電流検出器、15:電圧検出器 23:一次遅れ回路、25:ベクトル積器 26:振幅演算器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−49385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−119792（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−78390（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−18863（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−56264（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】速度検出器をもたない誘導電動機に供給す
る一次電流を励磁電流指令値及びトルク電流指令値に応
じて与え、前記誘導電動機の電圧と電流とから演算され
る磁束に基づいて周波数を制御するベクトル制御装置を
備えた誘導電動機の磁束演算方法において、 前記誘導電動機の電圧実測値から、前記誘導電動機の一
次抵抗値及び漏れインダクタンス値と前記誘導電動機の
電流実測値とより演算した一次抵抗電圧降下及び漏れリ
アクタンス電圧降下を差し引き演算して誘起電圧を求
め、この誘起電圧と磁束指令ベクトルを加算した合成値
を用いて磁束を演算するに際し、当該一次遅れ回路の時
定数を前記誘導電動機の二次回路時定数と等しく設定す
ることを特徴とする誘導電動機の磁束演算方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7257288A JP2646633B2 (ja) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | 誘導電動機の磁束演算方法 |
| US07/445,675 US5150029A (en) | 1988-03-26 | 1989-03-20 | Method and apparatus for controlling the magnetic flux of an induction motor |
| PCT/JP1989/000296 WO1989009512A1 (en) | 1988-03-26 | 1989-03-20 | Method of calculating magnetic flux of an induction motor |
| EP89105271A EP0335269B1 (en) | 1988-03-26 | 1989-03-23 | Magnetic flux operation method for induction motor |
| DE68918620T DE68918620T2 (de) | 1988-03-26 | 1989-03-23 | Magnetfluss-Betriebsverfahren für einen Induktionsmotor. |
| CA000594882A CA1319949C (en) | 1988-03-26 | 1989-03-28 | Method and apparatus for controlling the magnetic flux of an induction motor |
| KR1019890702119A KR950010345B1 (ko) | 1988-03-26 | 1989-11-14 | 유도전동기의 자속제어장치 |
| FI895637A FI895637A0 (fi) | 1988-03-26 | 1989-11-24 | Foerfarande foer beraekning av det magnetiska foer en induktionsmotor. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7257288A JP2646633B2 (ja) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | 誘導電動機の磁束演算方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248985A JPH01248985A (ja) | 1989-10-04 |
| JP2646633B2 true JP2646633B2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=13493223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7257288A Expired - Fee Related JP2646633B2 (ja) | 1988-03-26 | 1988-03-26 | 誘導電動機の磁束演算方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5150029A (ja) |
| EP (1) | EP0335269B1 (ja) |
| JP (1) | JP2646633B2 (ja) |
| KR (1) | KR950010345B1 (ja) |
| CA (1) | CA1319949C (ja) |
| DE (1) | DE68918620T2 (ja) |
| FI (1) | FI895637A0 (ja) |
| WO (1) | WO1989009512A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103151981A (zh) * | 2013-02-27 | 2013-06-12 | 株洲南车时代电气股份有限公司 | 一种电励磁同步电机的转子磁场定向控制方法和装置 |
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| US5670854A (en) * | 1994-12-14 | 1997-09-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Control system for an induction motor |
| GB9929102D0 (en) * | 1999-12-10 | 2000-02-02 | Electric Drive Systems S A | Maritime reeling system |
| WO2013132660A1 (ja) * | 2012-03-09 | 2013-09-12 | 三菱電機株式会社 | モータ制御装置 |
| JP6334017B1 (ja) * | 2017-01-25 | 2018-05-30 | ファナック株式会社 | 誘導電動機の制御装置 |
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| US4330741A (en) * | 1979-06-20 | 1982-05-18 | Hitachi, Ltd. | Electric control apparatus of induction motor |
| JPS6032440B2 (ja) * | 1979-12-13 | 1985-07-27 | 富士電機株式会社 | 誘導電動機の磁束ベクトル演算器 |
| JPS5749385A (en) * | 1980-07-10 | 1982-03-23 | Siemens Ag | Circuit device for forming voltage signal |
| DE3034252A1 (de) * | 1980-09-11 | 1982-04-15 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zum feldorientierten betrieb einer umrichtergespeisten asynchronmaschine |
| JPS6036716B2 (ja) * | 1980-11-10 | 1985-08-22 | 富士電機株式会社 | 誘導電動機の磁束ベクトル演算器 |
| US4431957A (en) * | 1981-12-29 | 1984-02-14 | General Electric Company | Method and apparatus for generating signals representing motor flux in an AC motor |
| JPS58119792A (ja) * | 1982-01-11 | 1983-07-16 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
| JPS5963998A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Hitachi Ltd | 誘導電動機の制御方法 |
| EP0175154B1 (en) * | 1984-08-21 | 1991-11-06 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling inverter-driven induction motor |
| DE3438504A1 (de) * | 1984-10-20 | 1986-04-24 | Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim | Verfahren und einrichtung zur regelung einer drehfeldmaschine |
| JPH07118956B2 (ja) * | 1987-02-17 | 1995-12-18 | 株式会社明電舎 | ベクトル制御装置 |
| JPS6416283A (en) * | 1987-07-07 | 1989-01-19 | Fuji Electric Co Ltd | Variable speed driving device for induction motor |
-
1988
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