[go: up one dir, main page]

JP3612953B2 - Induction motor control device - Google Patents

Induction motor control device Download PDF

Info

Publication number
JP3612953B2
JP3612953B2 JP22362197A JP22362197A JP3612953B2 JP 3612953 B2 JP3612953 B2 JP 3612953B2 JP 22362197 A JP22362197 A JP 22362197A JP 22362197 A JP22362197 A JP 22362197A JP 3612953 B2 JP3612953 B2 JP 3612953B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
value
torque
induction motor
acceleration
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 - Fee Related
Application number
JP22362197A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1169898A (en
Inventor
裕司 鉄谷
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
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 JP22362197A priority Critical patent/JP3612953B2/en
Publication of JPH1169898A publication Critical patent/JPH1169898A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3612953B2 publication Critical patent/JP3612953B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、巻上機の駆動源としての誘導電動機をベクトル制御により可変速制御する誘導電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、この種の誘導電動機をベクトル制御により可変速制御する誘導電動機の制御装置の従来例を示すブロック図であり、1は速度指令器、2は単一積分器、3は速度調節器、4は磁束指令値演算器、5はベクトル演算器、6は速度検出器、7は交流電源、8はインバータ、9は誘導電動機、10は負荷を示す。
【0003】
図6において、速度指令器1は誘導電動機9が運転するべき回転速度の速度指令値(N)を指令する。単一積分器2は予め定めた加速勾配(増加値/単位時間)または減速勾配(減少値/単位時間)で前記速度指令値(N)に達する(N=N)まで増加または減少させる速度設定値(N)を出力する。速度調節器3は前記速度設定値(N)と速度検出器6の検出値(n)との偏差を調節演算をして、該偏差を零にするトルク指令値(τ)を出力する。磁束指令値演算器4は前記検出値(n)から磁束指令値(φ)を演算して出力する。
【0004】
また、ベクトル演算器5では前記トルク指令値(τ)と磁束指令値(φ)とからインバータ8をベクトル制御する制御信号を出力し、その結果、交流電源7の電力がインバータ8により所望の電圧と周波数の交流電力に変換され、このインバータ8が出力する交流電力が給電される誘導電動機9は、ベクトル制御により可変速制御することができる。
【0005】
図7は、前記速度指令値(N)と速度設定値(N)との関係を示すタイムチャートである。
図7において、時刻Tで正転方向の速度指令値(N)が発せられると、時刻Tから時刻Tまでの期間は、単一積分器2に設定された加速勾配(増加値/単位時間)に基づいて速度設定値(N)を正転方向に増加させ、時刻TでN=Nとなり、時刻Tから速度指令値(N)が零にされる時刻Tまでの期間は、単一積分器2がN(=N)を出力し、時刻Tから時刻Tまでの期間は、単一積分器2に設定された減速勾配(減少値/単位時間)に基づいて速度設定値(N)の正転方向の値を減少させ、時刻TでN=0となり、時刻Tから速度指令値(N)が逆転方向の速度指令値(N)が発せられる時刻Tまでの期間は、単一積分器2がN(=0)を出力し、時刻Tから時刻Tまでの期間は、該減速勾配に基づいて速度設定値(N)の逆転方向の値を増加させ、時刻TでN=Nとなり、時刻Tから速度指令値(N)が零にされる時刻Tまでの期間は、単一積分器2がN(=N)を出力し、時刻Tから時刻Tまでの期間は、該加速勾配に基づいて速度設定値(N)の逆転方向の値を減少させ、時刻TでN=0となる。
【0006】
なお、上述の誘導電動機の制御装置が備える各制御要素は、周知の技術を用いて構成できるので、その詳細構成の説明を省略する。
図8は、図6に示した従来の誘導電動機の制御装置により、誘導電動機9の負荷10として、減速機を介してカウンタウェイト(図示のCW)を備える巻上機を駆動するシステムの動作説明図であり、図8(イ)はカウンタウェイト(CW)を備える巻上機の状態を示し、図8(ロ)は巻上機を昇降させる誘導電動機9の速度を示し、図8(ハ,ニ)は巻上機の昇降に伴う誘導電動機9の出力トルクを示している。
【0007】
すなわち時刻t以前の期間では荷重(図示のm)は地上にあり、このときには誘導電動機9は停止しており(速度=0)、且つ図示しないブレーキにより制動が掛けられている。
先ず、時刻tより巻上機は巻き上げを開始するが、図8(イ)の紙面左端図は時刻tの巻上機の状態を示し、前記ブレーキは時刻tの時点で開放され、時刻tより時刻tまでは前記単一積分器2に設定された加速勾配で巻上機の巻き上げ速度(v)を増加させている期間を示している。時刻tにおいて、前記速度指令値(N)と速度設定値(N)とが一致し、時刻tより時刻tまでは巻上機の巻き上げ速度(v)が一定の期間を示している。時刻tより時刻tまでは前記単一積分器2に設定された減速勾配で巻上機の巻き上げ速度(v)を減少させている期間を示している。時刻tより時刻tまでは誘導電動機9は停止しており(速度=0)、且つ前記ブレーキにより制動が掛けられ、この期間では、図8(イ)の紙面中央図の如く、荷重(図示のm)は空中に停止している。
【0008】
次に、時刻tより時刻tまでは前記単一積分器2に設定された減速勾配で巻上機の巻き下げ速度(v)を増加させている期間を示している。時刻tにおいて、前記速度指令値(N)と速度設定値(N)とが一致し、時刻tより時刻tまでは巻上機の巻き下げ速度(v)が一定の期間を示している。時刻tより時刻tまでは前記単一積分器2に設定された加速勾配で巻上機の巻き下げ速度(v)を減少させている期間を示している。時刻t以降の期間では荷重(図示のm)は地上にあり、このときには誘導電動機9は停止しており(速度=0)、且つ前記ブレーキにより制動が掛けられている。図8(イ)の紙面右端図は時刻tの巻上機の状態を示している。
【0009】
また図8に示す如く、巻上機の一定走行に必要な誘導電動機9の出力トルク(図示のτ)と、巻上機の加速または減速に必要な誘導電動機9の出力トルク(図示のτ±τ)とは、荷重(図示のm)とカウンタウェイト(図示のCW)との関係で極性及び値が異なり、図8(ハ)はm>CWの場合,図8(ニ)はm<CWの場合の誘導電動機9の出力トルクパターンを示している。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来のインバータで給電される誘導電動機が減速機を介してカウンタウェイトを備える巻上機を駆動するシステムにおいては、巻上機の最大荷重での最高走行速度と、該最大荷重で加減速する際の必要トルク最大値と、減速機のギア比とから誘導電動機の定格速度と定格出力トルクとを選定していた。
【0011】
しかしながら、例えばエレベータ式立体駐車場などにこのシステムを適用する場合などでは、荷重としての自動車の1台毎の重量が異なること、自動車の入場,退場のときに空車で昇降させることもあるなどから、最大荷重で昇降させることは稀で、殆どの場合は最大荷重に満たない軽荷重で昇降させることが多く、上記の選定条件で採用した誘導電動機では前記システムの利用効率が低くなってしまうという難点があった。
【0012】
この発明の目的は上記問題点を解決し、軽荷重で昇降させるときには最大荷重のときに比してより高速に昇降させて、前記システムの利用効率を改善する誘導電動機の制御装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、インバータで給電される誘導電動機が減速機を介してカウンタウェイトを備える巻上機を駆動するシステムであって、前記誘導電動機に指令される速度指令値(N)に基づき、現在の速度設定値(N)を所定の加速勾配(増加値/単位時間)または所定の減速勾配(減少値/単位時間)で該速度指令値(N)に達する(N=N)まで増加または減少させる速度設定値(N)と、該誘導電動機の速度検出値(n)との偏差を調節演算して得られるトルク指令値(τ)と、該速度検出値(n)から演算して得られる磁束指令値(φ)とによるベクトル演算をし、このベクトル演算値に基づき前記インバータを介して該誘導電動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記速度検出値(n)から誘導電動機の加速度(Δn)を演算する加速度演算回路と、加速度演算回路の演算値(Δn)と予め設定した前記誘導電動機軸換算の全はずみ車効果(GD)とに基づいて誘導電動機と巻上機に対する加減速必要トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路と、前記システムの機械損最大値に対応する機械損補償トルク(τ02)を予め設定するトルク設定回路と、前記トルク指令値(τ)と加速度演算回路の演算値(Δn)と加速トルク演算回路の演算値(τ12)とトルク設定回路の設定値(τ02)と予め設定した前記カウンタウェイトの質量(CW)と前記誘導電動機の回転速度(n)と該回転速度(n)時の巻上機の昇降速度(v)とから該巻上機が昇降させている荷重(m)を推定する荷重推定回路と、荷重推定回路の推定値(m)と前記カウンタウェイトの質量(CW)と前記回転速度(n)と前記昇降速度(v)と加速度演算回路の演算値(Δn)とから該カウンタウェイトと前記荷重(m)に対する走行トルク(τ01)と加減速必要トルク(τ11)とを演算するトルク演算回路と、加速トルク演算回路の演算値(τ12)とトルク設定回路の設定値(τ02)とトルク演算回路の演算値(τ01,τ11)と前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速度特性とから該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N )を求める速度演算回路と、前記運転可能最大速度指令値(N )を新たな速度指令値(N)とする速度指令値変換回路とを備えた制御装置とする。
【0014】
この発明によれば前記荷重推定回路で推定した荷重、誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速度特性などから該誘導電動機の運転可能最大速度を算定し、この速度で運転することにより前記システムの利用効率の改善がなされる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の実施例を示す誘導電動機(以下、単に電動機とも称する)の制御装置のブロック図であり、図6に示した従来例ブロック図と同一機能を有するものには同一符号を付して、その説明を省略する。
すなわち図1においては、この制御装置には従来の制御要素の他に加速度演算回路21と、加速トルク演算回路22と、トルク設定回路23と、荷重推定回路24と、トルク演算回路25と、速度演算回路26と、速度指令値変換回路27とが付加されている。
【0016】
図2は、誘導電動機9の負荷10としての減速機10aを介した巻上機10bと、巻上機10bのカウンタウェイト(図示のCW)と荷重(図示のm)とからなるシステムを示す構成図である。
図2において、誘導電動機9が回転速度n〔r/min〕で回転することで、減速機10aを介して巻上機10bが回転し、荷重mは速度v〔m/min〕で上昇,下降する。前記速度設定値(N)が増加または減少している期間、すなわち加減速時における速度調節器3の出力であるトルク指令値(τ)と走行トルク(τ)と加減速必要トルク(τ)とには式(1)の関係がある。
【0017】
【数1】
τ=τ+τ …(1)
この走行トルク(τ)は、式(2)の右辺に示す2つの成分に分解される。
【0018】
【数2】
τ=τ01+τ02 …(2)
ここで、τ01:荷重mとカウンタウェイトCWに対する走行トルク
τ02:機械損補償トルク
また、加減速必要トルク(τ)は、式(3)の右辺に示す2つの成分に分解される。
【0019】
【数3】
τ=τ11+τ12 …(3)
ここで、τ11:荷重mとカウンタウェイトCWに対する加減速必要トルク
τ12:電動機と巻上機に対する加減速必要トルク
上記τ01,τ11,τ12それぞれはこのシステムの機械仕様から式(4)〜式(6)で表すことができる。
【0020】
【数4】
τ01=(m−CW)・(v/2πn)〔kgfm〕 …(4)
【0021】
【数5】

Figure 0003612953
【0022】
【数6】
τ12=(GD/375)・Δn〔kgfm〕 …(6) ここで、 m:荷重質量〔kg〕
CM:カウンタウェイト質量〔kg〕
v:昇降速度〔m/min〕
n:電動機回転速度〔r/min〕
Δn:電動機回転加速度〔r/min/s〕
GD:電動機軸換算全はずみ車効果〔kgfm
図1に示したこの発明の誘導電動機の制御装置の動作を以下に説明をする。
【0023】
先ず、荷重mとカウンタウェイトCWとが同じ質量になるバランス状態に設定し、誘導電動機9を定格速度での定速運転を行わせることにより、このときの速度調節器3の出力のトルク指令値τを読み取り、この値をトルク設定回路23にプリセットする。すなわち、上記状態での定速運転では式(4)〜式(6)の値が零となるので、式(1),式(2)から機械損補償トルクτ02が求まる。
【0024】
なお、このシステムにおける機械損補償トルクτ02は、減速機10aの効率に基づくものが大勢を占めるので、上述のバランス状態を設定することが困難な場合には、式(7)で得られる値をトルク設定回路23にプリセットしてもよい。
【0025】
【数7】
Figure 0003612953
また、上述のいずれかで得られた機械損補償トルクτ02は、図3に示す如く誘導電動機9の回転方向によりその極性が異なるので、トルク設定回路23には速度検出器6の検出値(n)を取り込み、極性を持った機械損補償トルクτ02を出力するようにしている。
【0026】
次に、前記式(6)の電動機と巻上機に対する加減速必要トルクτ12は、予め設定できる電動機軸換算全はずみ車効果(GD)と、後述の加速度演算回路21で得られる加速度(Δn)とに基づく乗算演算を加速トルク演算回路22にて行えばよい。
加速度演算回路21では、式(8)の演算を行っている。
【0027】
【数8】
Δn=(n−n(k−1) )/T〔r/min/s〕 …(8)
ここで、 n:今回の電動機速度検出値〔r/min〕
(k−1) :前回の電動機速度検出値〔r/min〕
:検出周期〔s〕
なお、加速度(Δn)として単一積分器2に設定されている値を用いて行うこともできる。
【0028】
トルク設定回路23の出力の機械損補償トルクτ02と加速トルク演算回路22の出力の加減速必要トルクτ12とを、前記式(1)〜式(3)に代入することにより、式(9)が得られる。
【0029】
【数9】
τ01+τ11=τ−τ02−τ12 …(9)
すなわち、前記式(4)と式(5)と式(9)とには、式(4)+式(5)=式(9)の関係があるので、この関係式に基づいて荷重推定回路24では荷重mを求める演算を行っている。
【0030】
またトルク演算回路25において、荷重推定回路24で得られた荷重mの推定値と前記式(4)とから荷重mとカウンタウェイトCWに対する走行トルクτ01が求まり、同様に前記式(5)とから荷重mとカウンタウェイトCWに対する加減速必要トルクτ11が求まる。
次に、速度演算回路26での誘導電動機9の運転可能最大速度指令値(N )を求める演算について説明をする。
【0031】
先ず、加速トルク演算回路22の演算値(τ12)とトルク設定回路23の設定値(τ02)とトルク演算回路25の演算値(τ01,τ11)と、巻上機10bを加減速に必要な誘導電動機9の出力トルクの最大値(τM1)とには式(10)の関係がある(図8参照)。
【0032】
【数10】
τM1=|τ01+τ02|+|τ11+τ12| …(10)
次に、図4に示す誘導電動機9の短時間運転許容トルク−回転速度特性図(第1象限のみを図示)における前記τM1に対応する誘導電動機9の速度値(N01 )を求める。
【0033】
なおこの速度値(N01 )は、式(11)の関係にある。
【0034】
【数11】
01 =(τ/τM1)・N …(11)
ここで、N:電動機定格速度
τ:電動機定格速度の短時間運転許容トルク
また、階床の多いエレベータ式立体駐車場などにこのシステムを適用する場合には、定速で昇降させる時間も長くなることから巻上機10bを定速運転に必要な誘導電動機9の出力トルクの最大値(τM2)は、式(12)の関係にある(図8参照)。
【0035】
【数12】
τM2=|τ01+τ02| …(12)
このときには、図5に示す誘導電動機9の連続運転許容トルク−回転速度特性図(第1象限のみを図示)における前記τM2に対応する誘導電動機9の速度値(N02 )を求める。
【0036】
なおこの速度値(N02 )は、式(13)の関係にある。
【0037】
【数13】
02 =(τ/τM2)・N …(13)
ここで、N:電動機定格速度
τ:電動機定格速度の連続運転許容トルク
すなわち、速度演算回路26では前記N01 またはN02 のいずれか小さい方の値を誘導電動機9の運転可能最大速度指令値(N )として出力する。または、このシステムの動作モードに合わせて、当該する前記N01 またはN02 のいずれか一方の値を選択して、誘導電動機9の運転可能最大速度指令値(N )として出力する。
【0038】
さらに、速度指令値変換回路27では速度指令器1の指令値(N)または速度演算回路26の演算値(N )のいずれか大きい方の値を新たな速度指令値(N)として、単一積分器2に出力する。
【0039】
【発明の効果】
この発明によれば、上述の荷重推定回路で推定した荷重、誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速度特性などから該誘導電動機の運転可能最大速度を算定し、この速度で運転することにより、例えばエレベータ式立体駐車場などにこの誘導電動機の制御装置を適用したときに、該立体駐車場の利用効率の改善がなされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す誘導電動機の制御装置のブロック図
【図2】図1の動作を説明する誘導電動機の負荷の構成図
【図3】図1,2の動作を説明する誘導電動機の負荷の特性図
【図4】図1,2の動作を説明する誘導電動機の特性図
【図5】図1,2の動作を説明する誘導電動機の特性図
【図6】従来例を示す誘導電動機の制御装置のブロック図
【図7】図6の動作を説明するタイムチャート
【図8】図2,6の動作を説明する誘導電動機の負荷の特性図
【符号の説明】
1…速度指令器、2…単一積分器、3…速度調節器、4…磁束指令値演算器、5…ベクトル演算器、6…速度検出器、7…交流電源、8…インバータ、9…誘導電動機、10…負荷、21…加速度演算回路、22…加速トルク演算回路、23…トルク設定回路、24…荷重推定回路、25…トルク演算回路、26…速度演算回路、27…速度指令値変換回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an induction motor control apparatus that performs variable speed control of an induction motor as a drive source of a hoisting machine by vector control.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional example of an induction motor control device that performs variable speed control of this type of induction motor by vector control. 1 is a speed commander, 2 is a single integrator, and 3 is a speed regulator. Reference numeral 4 is a magnetic flux command value calculator, 5 is a vector calculator, 6 is a speed detector, 7 is an AC power source, 8 is an inverter, 9 is an induction motor, and 10 is a load.
[0003]
In FIG. 6, the speed command device 1 commands a speed command value (N # ) of the rotational speed at which the induction motor 9 should operate. The single integrator 2 increases or decreases until reaching the speed command value (N # ) at a predetermined acceleration gradient (increase value / unit time) or deceleration gradient (decrease value / unit time) (N * = N # ). The speed setting value (N * ) to be output is output. The speed adjuster 3 adjusts the deviation between the speed set value (N * ) and the detected value (n) of the speed detector 6 and outputs a torque command value (τ * ) that makes the deviation zero. . The magnetic flux command value calculator 4 calculates and outputs a magnetic flux command value (φ * ) from the detected value (n).
[0004]
The vector calculator 5 outputs a control signal for vector control of the inverter 8 from the torque command value (τ * ) and the magnetic flux command value (φ * ). As a result, the power of the AC power source 7 is desired by the inverter 8. The induction motor 9 that is converted into AC power having a voltage and a frequency of and supplied with AC power output from the inverter 8 can be controlled at a variable speed by vector control.
[0005]
FIG. 7 is a time chart showing the relationship between the speed command value (N # ) and the speed set value (N * ).
7, the forward direction of the velocity command value at time T 0 when the (N #) is issued, the period from time T 0 to time T 1, the acceleration gradient (increasing value set to a single integrator 2 / unit time) speed setting value based on the (N *) is increased in the forward direction, the time that N * = N # next at time T 1, the speed command value from the time T 1 (N #) is zero time to T 2 are a single integrator 2 outputs a N * (= N #), the period from time T 2, to time T 3, the deceleration gradient (decreasing values set in the single integrator 2 / based on the unit time) to reduce the forward direction of the value of the speed setpoint (N *), N * = 0 , and the speed command value from the time T 3 at time T 3 (N #) speed in the reverse direction command value (N #) is the period until the time T 4 emitted a single integrator 2 outputs a N * (= 0), from time T 4 Time to time T 5, the speed setting value based on the deceleration gradient (N *) increases the value of the reverse direction of time T 5 by N * = N #, and the speed command value from the time T 5 (N In the period from time T 6 until time T 6 to zero, the single integrator 2 outputs N * (= N # ), and the period from time T 6 to time T 7 is based on the acceleration gradient. speed setpoint (N *) was the value in the reverse direction reducing the, the N * = 0 at time T 7.
[0006]
Each control element included in the above-described induction motor control device can be configured using a well-known technique, and thus a detailed description thereof is omitted.
FIG. 8 is a diagram illustrating the operation of a system for driving a hoisting machine having a counterweight (CW in the drawing) as a load 10 of the induction motor 9 through a speed reducer by the conventional induction motor control device shown in FIG. FIG. 8 (a) shows the state of the hoisting machine equipped with the counterweight (CW), FIG. 8 (b) shows the speed of the induction motor 9 that raises and lowers the hoisting machine, and FIG. D) shows the output torque of the induction motor 9 as the hoisting machine moves up and down.
[0007]
That is, in the period before time t 0 , the load (m in the figure) is on the ground. At this time, the induction motor 9 is stopped (speed = 0) and is braked by a brake (not shown).
First, although starts from the hoisting machine hoisting time t 0, left end view of FIG. 8 (b) shows the state of the hoisting machine of the time t 0, the brake is opened at time t 0, From time t 0 to time t 1 , a period during which the hoisting speed (v) of the hoisting machine is increased at the acceleration gradient set in the single integrator 2 is shown. At time t 1, the speed command value (N #) the speed setpoint (N *) and match, is from time t 1 to time t 2 speed winding hoisting machine (v) represents the period of time ing. From time t 2 to time t 3 represents the time which reduces the hoisting speed of the hoisting machine (v) the deceleration gradient which is set to said single integrator 2. From time t 3 to time t 4 , the induction motor 9 is stopped (speed = 0) and is braked by the brake. During this period, as shown in the center of the drawing in FIG. The illustrated m) is stopped in the air.
[0008]
Then, rather than time t 4 to time t 5 shows a period in which increases the lowering speed (v) of the hoisting machine in the deceleration gradient which is set to said single integrator 2. At time t 5, the speed command value (N #) the speed setpoint (N *) and match, is from time t 5 to time t 6 speed lower winding hoisting machine (v) is a period of time Show. Until time t 7 to the time t 6 shows a period in which to reduce the lowering speed (v) of the hoisting machine with an acceleration gradient set in the single integrator 2. Time t 7 loads the period after (shown m) is located on the ground, the induction motor 9 at this time is multiplied is braked by has stopped (speed = 0), and the brake. Right end view of FIG. 8 (b) shows the state of the hoisting machine of the time t 7.
[0009]
As shown in FIG. 8, the output torque of the induction motor 9 (τ 0 shown) necessary for the constant travel of the hoisting machine and the output torque of the induction motor 9 required for acceleration or deceleration of the hoisting machine (τ shown) 0 ± τ 1 ) is different in polarity and value depending on the relationship between the load (m in the figure) and the counterweight (CW in the figure). FIG. 8 (c) shows m> CW, FIG. The output torque pattern of the induction motor 9 when m <CW is shown.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In a system in which an induction motor fed by the above-described conventional inverter drives a hoist equipped with a counterweight via a speed reducer, the maximum traveling speed at the maximum load of the hoist and acceleration / deceleration at the maximum load The rated speed and rated output torque of the induction motor were selected based on the maximum required torque value and the gear ratio of the reduction gear.
[0011]
However, for example, when this system is applied to an elevator type multi-story parking lot, etc., the weight of each vehicle as a load is different, and the vehicle may be moved up and down by an empty vehicle when entering or leaving the vehicle. It is rare to raise and lower at the maximum load, and in most cases, it is often raised and lowered at a light load that does not reach the maximum load, and the induction motor adopted under the above selection conditions will reduce the use efficiency of the system There were difficulties.
[0012]
An object of the present invention is to provide an induction motor control device that solves the above-described problems and raises and lowers at a higher speed when raising and lowering with a light load, thereby improving the utilization efficiency of the system. It is in.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a system in which an induction motor fed by an inverter drives a hoist equipped with a counterweight via a speed reducer, and based on a speed command value (N # ) commanded to the induction motor, The speed setting value (N * ) reaches the speed command value (N # ) at a predetermined acceleration gradient (increase value / unit time) or a predetermined deceleration gradient (decrease value / unit time) (N * = N # ) Torque command value (τ * ) obtained by adjusting and calculating the deviation between the speed setting value (N * ) to be increased or decreased to the speed detection value (n) of the induction motor, and the speed detection value (n) In a control apparatus for an induction motor that performs a vector calculation with a magnetic flux command value (φ * ) obtained by calculating from the above, and performs variable speed control of the induction motor via the inverter based on the vector calculation value,
An acceleration calculation circuit for calculating the acceleration (Δn) of the induction motor from the speed detection value (n), a calculation value (Δn) of the acceleration calculation circuit, and a preset all flywheel effect (GD 2 ) in terms of the induction motor shaft. Acceleration / deceleration required torque (τ 12 ) for the induction motor and hoisting machine based on the above, and torque for presetting the mechanical loss compensation torque (τ 02 ) corresponding to the maximum mechanical loss of the system The setting circuit, the torque command value (τ * ), the calculation value (Δn) of the acceleration calculation circuit, the calculation value (τ 12 ) of the acceleration torque calculation circuit, and the setting value (τ 02 ) of the torque setting circuit are set in advance. Load (m) lifted by the hoisting machine from the mass of counterweight (CW), the rotational speed (n) of the induction motor, and the hoisting / lowering speed (v) of the hoisting machine at the rotational speed (n) Estimated load From the estimation circuit, the estimated value (m) of the load estimation circuit, the mass (CW) of the counterweight, the rotational speed (n), the lifting speed (v), and the calculated value (Δn) of the acceleration calculating circuit A torque calculation circuit that calculates a running torque (τ 01 ) and acceleration / deceleration required torque (τ 11 ) for the weight and the load (m), an operation value (τ 12 ) of the acceleration torque calculation circuit, and a setting value of the torque setting circuit (Τ 02 ), the calculated value of the torque calculation circuit (τ 01 , τ 11 ), and the short-time and continuous allowable torque-speed characteristics of the induction motor, the maximum operable speed command value (N 0 # ) of the induction motor. And a speed command value conversion circuit that uses the maximum operable speed command value (N 0 # ) as a new speed command value (N # ).
[0014]
According to the present invention, the maximum operating speed of the induction motor is calculated from the load estimated by the load estimation circuit, the short time and continuous allowable torque-speed characteristics of the induction motor, and the system is operated by operating at this speed. The utilization efficiency is improved.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram of a control device for an induction motor (hereinafter also simply referred to as an electric motor) showing an embodiment of the present invention. Components having the same functions as those in the conventional block diagram shown in FIG. A description thereof will be omitted.
That is, in FIG. 1, in addition to the conventional control elements, this control device includes an acceleration calculation circuit 21, an acceleration torque calculation circuit 22, a torque setting circuit 23, a load estimation circuit 24, a torque calculation circuit 25, a speed An arithmetic circuit 26 and a speed command value conversion circuit 27 are added.
[0016]
FIG. 2 shows a configuration showing a system comprising a hoisting machine 10b through a speed reducer 10a as a load 10 of the induction motor 9, a counter weight (CW shown) and a load (m shown) of the hoisting machine 10b. FIG.
In FIG. 2, when the induction motor 9 rotates at the rotational speed n [r / min], the hoisting machine 10 b rotates through the speed reducer 10 a, and the load m increases and decreases at the speed v [m / min]. To do. The torque command value (τ * ), the running torque (τ 0 ), and the acceleration / deceleration required torque (output) of the speed regulator 3 during acceleration or deceleration, that is, the period during which the speed set value (N * ) is increasing or decreasing. (τ 1 ) has the relationship of equation (1).
[0017]
[Expression 1]
τ * = τ 0 + τ 1 (1)
This running torque (τ 0 ) is decomposed into two components shown on the right side of Equation (2).
[0018]
[Expression 2]
τ 0 = τ 01 + τ 02 (2)
Here, τ 01 : Traveling torque for load m and counterweight CW τ 02 : Mechanical loss compensation torque Further, acceleration / deceleration required torque (τ 1 ) is decomposed into two components shown on the right side of Expression (3).
[0019]
[Equation 3]
τ 1 = τ 11 + τ 12 (3)
Here, τ 11 : Necessary acceleration / deceleration torque τ 12 for load m and counterweight CW: Necessary acceleration / deceleration torque for motor and hoisting machine τ 01 , τ 11 , and τ 12 are expressed by the formula (4 ) To formula (6).
[0020]
[Expression 4]
τ 01 = (m−CW) · (v / 2πn) [kgfm] (4)
[0021]
[Equation 5]
Figure 0003612953
[0022]
[Formula 6]
τ 12 = (GD 2/375 ) · Δn [kgfm] ... (6) where, m: Load Weight (kg)
CM: Counterweight mass [kg]
v: Lifting speed [m / min]
n: Motor rotation speed [r / min]
Δn: Motor rotation acceleration [r / min / s]
GD 2 : Motor shaft equivalent all flywheel effect [kgfm 2 ]
The operation of the induction motor control apparatus of the present invention shown in FIG. 1 will be described below.
[0023]
First, by setting the balance state in which the load m and the counterweight CW have the same mass, and causing the induction motor 9 to perform constant speed operation at the rated speed, the torque command value of the output of the speed regulator 3 at this time τ * is read and this value is preset in the torque setting circuit 23. That is, in the constant speed operation in the above state, since the values of the equations (4) to (6) are zero, the mechanical loss compensation torque τ 02 is obtained from the equations (1) and (2).
[0024]
The mechanical loss compensation torque τ 02 in this system is mostly based on the efficiency of the speed reducer 10a. Therefore, when it is difficult to set the above-described balance state, the value obtained by Expression (7) May be preset in the torque setting circuit 23.
[0025]
[Expression 7]
Figure 0003612953
Further, since the mechanical loss compensation torque τ 02 obtained by any of the above varies in polarity depending on the rotation direction of the induction motor 9 as shown in FIG. 3, the torque setting circuit 23 has a detection value ( n) is taken in and a mechanical loss compensation torque τ 02 having polarity is output.
[0026]
Next, the acceleration / deceleration required torque τ 12 for the electric motor and hoisting machine of the above formula (6) is a motor shaft equivalent total flywheel effect (GD 2 ) that can be set in advance and an acceleration (Δn) obtained by an acceleration calculation circuit 21 described later. ) And the acceleration torque calculation circuit 22 may perform the multiplication calculation.
In the acceleration calculation circuit 21, the calculation of Expression (8) is performed.
[0027]
[Equation 8]
Δn = (n k −n (k−1) ) / T S [r / min / s] (8)
Where n k : current motor speed detection value [r / min]
n (k−1) : previous motor speed detection value [r / min]
T S : Detection period [s]
In addition, it can also carry out using the value set to the single integrator 2 as acceleration ((DELTA) n).
[0028]
By substituting the mechanical loss compensation torque τ 02 of the output of the torque setting circuit 23 and the acceleration / deceleration required torque τ 12 of the output of the acceleration torque calculation circuit 22 into the expressions (1) to (3), the expression (9 ) Is obtained.
[0029]
[Equation 9]
τ 01 + τ 11 = τ * −τ 02 −τ 12 (9)
That is, since the formula (4), the formula (5), and the formula (9) have the relationship of the formula (4) + the formula (5) = the formula (9), the load estimation circuit is based on this relational expression. 24 calculates the load m.
[0030]
The torque calculation circuit 25 obtains the running torque τ 01 for the load m and the counterweight CW from the estimated value of the load m obtained by the load estimation circuit 24 and the above equation (4). Similarly, the equation (5) Thus, the acceleration / deceleration required torque τ 11 for the load m and the counterweight CW is obtained.
Next, calculation for obtaining the maximum operable speed command value (N 0 # ) of the induction motor 9 in the speed calculation circuit 26 will be described.
[0031]
First, the calculated value (τ 12 ) of the acceleration torque calculating circuit 22, the set value (τ 02 ) of the torque setting circuit 23, the calculated values (τ 01 , τ 11 ) of the torque calculating circuit 25, and the hoisting machine 10 b are accelerated / decelerated. (10) is related to the maximum value (τ M1 ) of the output torque of the induction motor 9 required for the above (see FIG. 8).
[0032]
[Expression 10]
τ M1 = | τ 01 + τ 02 | + | τ 11 + τ 12 | (10)
Next, the speed value (N 01 # ) of the induction motor 9 corresponding to the τ M1 in the short-time operation allowable torque-rotational speed characteristic diagram (only the first quadrant is shown) of the induction motor 9 shown in FIG. 4 is obtained.
[0033]
Note that this speed value (N 01 # ) has a relationship of Expression (11).
[0034]
[Expression 11]
N 01 # = (τ A / τ M1 ) · N B (11)
Here, N B : Motor rated speed τ A : Motor rated speed short-time operation allowable torque In addition, when this system is applied to an elevator type multilevel parking lot with many floors, the time required to move up and down at a constant speed is Since it becomes long, the maximum value (τ M2 ) of the output torque of the induction motor 9 necessary for the constant speed operation of the hoisting machine 10b is in the relationship of the equation (12) (see FIG. 8).
[0035]
[Expression 12]
τ M2 = | τ 01 + τ 02 | (12)
At this time, the speed value (N 02 # ) of the induction motor 9 corresponding to τ M2 in the continuous operation allowable torque-rotational speed characteristic diagram (only the first quadrant is shown) of the induction motor 9 shown in FIG. 5 is obtained.
[0036]
This speed value (N 02 # ) is in the relationship of equation (13).
[0037]
[Formula 13]
N 02 # = (τ A / τ M2 ) · N B (13)
Here, N B : motor rated speed τ B : continuous operation allowable torque of motor rated speed, that is, in the speed calculation circuit 26, the smaller one of N 01 # and N 02 # is set to the maximum operable value of the induction motor 9. Output as speed command value (N 0 # ). Alternatively, according to the operation mode of this system, either one of the relevant N 01 # or N 02 # is selected and output as the maximum operable speed command value (N 0 # ) of the induction motor 9. .
[0038]
Furthermore, the speed command value conversion circuit 27 in the speed command unit 1 of the command value (N #) or calculation of the velocity calculation circuit 26 (N 0 #) whichever is larger the new speed command value for the (N #) Is output to the single integrator 2.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, the maximum operable speed of the induction motor is calculated from the load estimated by the load estimation circuit, the short time and continuous allowable torque-speed characteristics of the induction motor, and the operation is performed at this speed. When the induction motor control device is applied to, for example, an elevator type multi-story parking lot, the use efficiency of the multi-story parking lot is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an induction motor control apparatus showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a load of an induction motor for explaining the operation of FIG. 1. FIG. FIG. 4 is a characteristic diagram of the induction motor load. FIG. 4 is a characteristic diagram of the induction motor explaining the operation of FIGS. 1 and 2. FIG. 5 is a characteristic diagram of the induction motor explaining the operation of FIGS. FIG. 7 is a time chart illustrating the operation of FIG. 6. FIG. 8 is a characteristic diagram of the load of the induction motor illustrating the operation of FIGS.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Speed command device, 2 ... Single integrator, 3 ... Speed regulator, 4 ... Magnetic flux command value calculator, 5 ... Vector calculator, 6 ... Speed detector, 7 ... AC power supply, 8 ... Inverter, 9 ... Induction motor, 10 ... load, 21 ... acceleration calculation circuit, 22 ... acceleration torque calculation circuit, 23 ... torque setting circuit, 24 ... load estimation circuit, 25 ... torque calculation circuit, 26 ... speed calculation circuit, 27 ... speed command value conversion circuit.

Claims (1)

インバータで給電される誘導電動機が減速機を介してカウンタウェイトを備える巻上機を駆動するシステムであって、
前記誘導電動機に指令される速度指令値(N)に基づき、現在の速度設定値(N)を所定の加速勾配(増加値/単位時間)または所定の減速勾配(減少値/単位時間)で該速度指令値(N)に達する(N=N)まで増加または減少させる速度設定値(N)と、該誘導電動機の速度検出値(n)との偏差を調節演算して得られるトルク指令値(τ)と、該速度検出値(n)から演算して得られる磁束指令値(φ)とによるベクトル演算をし、このベクトル演算値に基づき前記インバータを介して該誘導電動機を可変速制御する誘導電動機の制御装置において、
前記速度検出値(n)から誘導電動機の加速度(Δn)を演算する加速度演算回路と、
加速度演算回路の演算値(Δn)と予め設定した前記誘導電動機軸換算の全はずみ車効果(GD)とに基づいて誘導電動機と巻上機に対する加減速必要トルク(τ12)を演算する加速トルク演算回路と、
前記システムの機械損最大値に対応する機械損補償トルク(τ02)を予め設定するトルク設定回路と、
前記トルク指令値(τ)と加速度演算回路の演算値(Δn)と加速トルク演算回路の演算値(τ12)とトルク設定回路の設定値(τ02)と予め設定した前記カウンタウェイトの質量(CW)と前記誘導電動機の回転速度(n)と該回転速度(n)時の巻上機の昇降速度(v)とから該巻上機が昇降させている荷重(m)を推定する荷重推定回路と、
荷重推定回路の推定値(m)と前記カウンタウェイトの質量(CW)と前記回転速度(n)と前記昇降速度(v)と加速度演算回路の演算値(Δn)とから該カウンタウェイトと前記荷重(m)に対する走行トルク(τ01)と加減速必要トルク(τ11)とを演算するトルク演算回路と、
加速トルク演算回路の演算値(τ12)とトルク設定回路の設定値(τ02)とトルク演算回路の演算値(τ01,τ11)と前記誘導電動機の短時間及び連続の許容トルク−速度特性とから該誘導電動機の運転可能最大速度指令値(N )を求める速度演算回路と、
前記運転可能最大速度指令値(N )を新たな速度指令値(N)とする速度指令値変換回路とを備えたことを特徴とする誘導電動機の制御装置。
An induction motor fed by an inverter is a system for driving a hoisting machine equipped with a counterweight via a speed reducer,
Based on the speed command value (N # ) commanded to the induction motor, the current speed set value (N * ) is set to a predetermined acceleration gradient (increase value / unit time) or a predetermined deceleration gradient (decrease value / unit time). To adjust the deviation between the speed setting value (N * ) that is increased or decreased until reaching the speed command value (N # ) (N * = N # ) and the speed detection value (n) of the induction motor. Vector calculation is performed based on the obtained torque command value (τ * ) and the magnetic flux command value (φ * ) obtained by calculation from the speed detection value (n). In the induction motor control device for variable speed control of the induction motor,
An acceleration calculation circuit for calculating the acceleration (Δn) of the induction motor from the speed detection value (n);
Acceleration torque for calculating the acceleration / deceleration required torque (τ 12 ) for the induction motor and the hoisting machine based on the calculated value (Δn) of the acceleration calculation circuit and the preset total flywheel effect (GD 2 ) in terms of the induction motor shaft. An arithmetic circuit;
A torque setting circuit for presetting a mechanical loss compensation torque (τ 02 ) corresponding to the maximum mechanical loss value of the system;
The torque command value (τ * ), the calculation value (Δn) of the acceleration calculation circuit, the calculation value (τ 12 ) of the acceleration torque calculation circuit, the set value (τ 02 ) of the torque setting circuit, and the preset weight of the counterweight The load that estimates the load (m) that the hoisting machine moves up and down from (CW), the rotational speed (n) of the induction motor, and the elevating speed (v) of the hoisting machine at the rotational speed (n) An estimation circuit;
From the estimated value (m) of the load estimation circuit, the mass (CW) of the counterweight, the rotational speed (n), the lifting speed (v), and the calculated value (Δn) of the acceleration calculating circuit, the counterweight and the load A torque calculation circuit for calculating a running torque (τ 01 ) and acceleration / deceleration required torque (τ 11 ) for (m);
The calculated value (τ 12 ) of the acceleration torque calculating circuit, the set value (τ 02 ) of the torque setting circuit, the calculated value (τ 01 , τ 11 ) of the torque calculating circuit, and the short-term and continuous allowable torque-speed of the induction motor. A speed calculation circuit for obtaining a maximum operable speed command value (N 0 # ) of the induction motor from the characteristics;
A control apparatus for an induction motor, comprising: a speed command value conversion circuit that sets the maximum operable speed command value (N 0 # ) as a new speed command value (N # ).
JP22362197A 1997-08-20 1997-08-20 Induction motor control device Expired - Fee Related JP3612953B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22362197A JP3612953B2 (en) 1997-08-20 1997-08-20 Induction motor control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22362197A JP3612953B2 (en) 1997-08-20 1997-08-20 Induction motor control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1169898A JPH1169898A (en) 1999-03-09
JP3612953B2 true JP3612953B2 (en) 2005-01-26

Family

ID=16801085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22362197A Expired - Fee Related JP3612953B2 (en) 1997-08-20 1997-08-20 Induction motor control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3612953B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108718167A (en) * 2018-06-14 2018-10-30 同济大学 For the torque estimation method of permanent magnet synchronous motor, medium, equipment and system

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253563B (en) * 2012-02-17 2014-10-22 上海三菱电梯有限公司 Elevator and control method thereof
WO2014112044A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-24 三井造船株式会社 Method for controlling port loading and unloading equipment to reduce loading and unloading time, and port loading and unloading equipment
CN103941762B (en) * 2014-03-26 2016-04-27 北京航空航天大学 A kind of flywheel simulator with cold standby function
US10898906B2 (en) * 2017-11-20 2021-01-26 77 Elektronika Muszeripari Kft Centrifuge and control method therefor, computer program carrying out the method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108718167A (en) * 2018-06-14 2018-10-30 同济大学 For the torque estimation method of permanent magnet synchronous motor, medium, equipment and system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1169898A (en) 1999-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3338680B2 (en) Elevator rescue operation control method during power outage
JP4964903B2 (en) Elevator equipment
WO2007132523A1 (en) Control device for elevator
JP3144640B2 (en) Control method and device for hoisting motor
EP2454182A1 (en) Energy savings with optimized motion profiles
JPH0817599B2 (en) Elevator speed controller
JP3612953B2 (en) Induction motor control device
JP3775563B2 (en) Induction motor control device
JP4174632B2 (en) Light load speed increaser for inverter controlled crane / hoist
JP4568998B2 (en) Induction motor control device
JPH0336757B2 (en)
JP2000211829A (en) Elevator control device
JPS641391B2 (en)
JP2522251B2 (en) AC elevator control device
JPS601268B2 (en) AC elevator control device
JPH11292411A (en) Elevator speed control
JP2858172B2 (en) Speed control device for multi-story parking facilities
JP2513792B2 (en) How to start the inverter elevator
JP3680530B2 (en) Induction motor control device
JPS5834385B2 (en) Electric motor control device
JPS58202270A (en) Controller for elevator
JPH022790B2 (en)
JPH04371470A (en) Speed control device for elevator
JPH0570047A (en) Control device for ac elevator
CN114074871A (en) Method and system for automatic rescue operation of elevator car

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040713

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041005

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071105

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101105

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105

Year of fee payment: 7

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105

Year of fee payment: 7

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121105

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105

Year of fee payment: 9

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees