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JP4798639B2 - Induction motor control device, control method, and vehicle using the control device - Google Patents

Induction motor control device, control method, and vehicle using the control device Download PDF

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JP4798639B2 JP2009062491A JP2009062491A JP4798639B2 JP 4798639 B2 JP4798639 B2 JP 4798639B2 JP 2009062491 A JP2009062491 A JP 2009062491A JP 2009062491 A JP2009062491 A JP 2009062491A JP 4798639 B2 JP4798639 B2 JP 4798639B2
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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、誘導電動機の制御装置、制御方法および該制御装置を用いた車両、特に、誘導電動機の低回転時のトルクアップのための高効率な制御装置、制御方法および該制御装置を用いた例えばフォークリフトなどの電気車両に関するものである。   The present invention relates to an induction motor control device, a control method, and a vehicle using the control device, in particular, a high-efficiency control device, a control method, and the control device for increasing torque during low rotation of the induction motor. For example, it relates to an electric vehicle such as a forklift.

従来から、誘導電動機の制御装置として、例えば図4に示すように、誘導電動機に流れる1次電流の2つのベクトル成分のうち、励磁電流指令値およびトルク電流指令値に基づいて、当該誘導電動機の滑り角周波数を演算する滑り周波数制御型ベクトル制御方法を用いた誘導電動機の制御装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。   Conventionally, as a control device for an induction motor, for example, as shown in FIG. 4, based on an excitation current command value and a torque current command value among two vector components of a primary current flowing in the induction motor, A control device for an induction motor using a slip frequency control type vector control method for calculating a slip angular frequency is known (for example, see Non-Patent Document 1).

図4を参照して、この誘導電動機27の制御装置20は、外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて滑り角周波数ωを演算するとともに、当該誘導電動機27に供給される1次電流および当該誘導電動機から検出される角周波数ωのフィードバックを受けながら、当該誘導電動機27の駆動を制御するものである。
この制御装置20において、電流制御器24は、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力する。ここで、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qは、誘導電動機27に供給される1次電流が1次電流検出手段29によって検出され、さらに3相−2相変換器30(dq−αβ座標変換器30aおよびαβ−3相座標変換器30b)によって変換されることにより得られる。
滑り角周波数演算手段21は、励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q を用いて、誘導電動機27の滑り角周波数ωを、次式、

Figure 0004798639
によって演算する。
1次角周波数演算器22は、滑り角周波数演算手段21から出力される滑り角周波数ωと誘導電動機27から検出される角周波数ωを加算して、1次角周波数ω=ω+ωを出力する。
積分器23は、1次角周波数演算器22から出力された1次角周波数ωを、次式、
Figure 0004798639
によって時間積分して、位相θを出力する。
2相−3相変換器25(dq−αβ座標変換器25aおよびαβ−3相座標変換器25b)は、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力する。
インバータ26は、この1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて誘導電動機27に駆動電力を供給して当該誘導電動機27を駆動する。 Referring to FIG. 4, control device 20 of induction motor 27 calculates slip angular frequency ω s based on excitation current command value i 1d * and torque current command value i 1q * inputted externally, and while receiving feedback of the detected angular frequency omega r from the primary current and the induction motor is supplied to the induction motor 27, and controls the driving of the induction motor 27.
In the control device 20, the current controller 24 controls the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * which are externally input, respectively. , D-axis voltage command value v 1d * and q-axis voltage command value v 1q * are output. Here, as for the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q , the primary current supplied to the induction motor 27 is detected by the primary current detection means 29, and the three-phase to two-phase converter 30 (dq-αβ It is obtained by being converted by the coordinate converter 30a and the αβ-3 phase coordinate converter 30b).
The slip angle frequency calculating means 21 uses the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * to calculate the slip angle frequency ω s of the induction motor 27 by the following equation:
Figure 0004798639
Calculate by
The primary angular frequency computing unit 22 adds the slip angular frequency ω s output from the slip angular frequency computing means 21 and the angular frequency ω r detected from the induction motor 27 to obtain a primary angular frequency ω 1 = ω s. and it outputs a + ω r.
The integrator 23 converts the primary angular frequency ω 1 output from the primary angular frequency calculator 22 into the following formula:
Figure 0004798639
And integration time by outputting a phase theta 1.
The two-phase to three-phase converter 25 (dq-αβ coordinate converter 25a and αβ-3 phase coordinate converter 25b) converts the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * according to the phase θ 1. coordinate transformation to the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, v and outputs a 1 w *.
The inverter 26 supplies drive power to the induction motor 27 based on the primary voltage command values v 1u * , v 1v * , v 1w * to drive the induction motor 27.

ここで、この誘導電動機27のトルクτおよび2次側磁束φは、それぞれ、次式、

Figure 0004798639
および、
Figure 0004798639
により与えられる。(3)式および(4)式より、励磁電流指令値i1d が一定の場合には誘導電動機27のトルクτがトルク電流指令値i1q に比例し、当該トルクτが当該トルク電流指令値i1q によって定まることから、この制御装置20では、励磁電流指令値i1d を一定値に制限していた。言い換えれば、図5(a)に示すように、励磁電流指令値i1d が2次側磁束φの磁束飽和する励磁電流指令値(以下、飽和電流制限閾値i1dth という)を超える非線形領域の範囲(領域B)にある場合、実際の2次側磁束φは、(4)式に基づいて計算した2次側磁束φより小さくなり、(4)式の下では正確な2次側磁束φが算出されない。その結果、トルクτも(3)式の下では正確な値が算出されない。したがって、(3)式および(4)式の下で正確な2次側磁束φおよびトルクτを算出するために、励磁電流指令値i1d を、飽和電流制限閾値i1dth 以下の線形領域の範囲(領域A)に制限していた。なお、この場合、励磁電流指令値i1d および滑り角周波数ωは、それぞれ図5(b)および(c)に示すように、回転数(回転速度に)応じて制御される。 Here, the torque τ and the secondary magnetic flux φ 2 of the induction motor 27 are respectively expressed by the following equations:
Figure 0004798639
and,
Figure 0004798639
Given by. From the equations (3) and (4), when the excitation current command value i 1d * is constant, the torque τ of the induction motor 27 is proportional to the torque current command value i 1q * , and the torque τ is related to the torque current command. Since it is determined by the value i 1q * , the control device 20 limits the excitation current command value i 1d * to a constant value. In other words, as shown in FIG. 5 (a), the excitation current command value i 1d * exceeds the excitation current command value that saturates the magnetic flux of the secondary side magnetic flux φ 2 (hereinafter referred to as saturation current limit threshold i 1dth * ). In the region range (region B), the actual secondary magnetic flux φ 2 is smaller than the secondary magnetic flux φ 2 calculated based on the equation (4). next side magnetic flux phi 2 is not calculated. As a result, an accurate value of the torque τ is not calculated under the expression (3). Therefore, in order to calculate the accurate secondary-side magnetic flux φ 2 and torque τ under the equations (3) and (4), the excitation current command value i 1d * is linearly equal to or less than the saturation current limit threshold i 1dth *. It was limited to the area range (area A). In this case, the excitation current command value i 1d * and the slip angular frequency ω s are controlled according to the number of rotations (according to the rotation speed), as shown in FIGS. 5B and 5C, respectively.

この制御装置20では、励磁電流指令値i1d が、飽和電流制限閾値i1dth 以下の値に制限され、飽和電流制限閾値i1dth を超える非線形領域の範囲で使用されていないので、誘導電動機の低回転時における高トルクを実現したい場合に、効率の面で最良の制御が実施されていなかった。 In the control device 20, the exciting current command value i 1d * is limited to the saturation current limit threshold i 1dth * The following values, because they are not used in the range of non-linear region which exceeds the saturation current limit threshold i 1dth *, induced When it is desired to achieve a high torque at a low rotation of the electric motor, the best control in terms of efficiency has not been implemented.

「交流電動機可変速駆動の基礎と応用」、電気学会 交流電動機駆動方式の技術分類・用語整理調査専門委員会 編、1998年10月28日、P.87の図4.13“Basics and Applications of AC Motor Variable Speed Drives”, IEEJ Technical Class / Terminology Organizing Survey Committee, October 28, 1998, p. 87 Figure 4.13

本発明は、誘導電動機の低回転時のトルクアップのための高効率な制御装置、制御方法および該制御装置を用いた車両を提供する。   The present invention provides a highly efficient control device, a control method, and a vehicle using the control device for increasing torque during low rotation of an induction motor.

上記課題を解決するため、本発明の誘導電動機の制御装置は、誘導電動機の1次電流の2つのベクトル成分のうち、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力する電流制御器と、前記励磁電流指令値i1d または前記トルク電流指令値i1q のうちの少なくとも1つを用いて、前記誘導電動機の滑り角周波数ωを演算する滑り角周波数演算手段と、前記滑り角周波数演算手段から出力される前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機から検出される角周波数ωを加算して1次角周波数ωを出力する1次角周波数演算器と、前記1次角周波数演算器から出力された前記1次角周波数ωを積分して位相θを出力する積分器と、前記d軸電圧指令値v1d および前記q軸電圧指令値v1q を前記位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力する2相−3相変換器と、前記1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて前記誘導電動機に駆動電力を供給して当該誘導電動機を駆動するインバータと、を備えた誘導電動機の制御装置であって、前記励磁電流指令値i1d を、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較して、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分け、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する一方で、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として前記飽和電流制限閾値i1dth を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として前記励磁電流指令値i1d と前記飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力する励磁電流指令値制御手段と、を備え、前記滑り角周波数演算手段は、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を演算する第1の滑り角周波数演算手段と、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を演算する第2の滑り角周波数演算手段と、前記第1の滑り角周波数演算手段から出力される前記第1の滑り角周波数ωs1と前記第2の滑り角周波数演算手段から出力される前記第2の滑り角周波数ωs2を加算して前記滑り角周波数ωを出力する滑り角周波数加算器と、からなり、前記1次角周波数演算器は、前記滑り角周波数加算器から出力される前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機から検出される前記角周波数ωとを加算して前記1次角周波数ωを出力する。
この発明の誘導電動機の制御装置によれば、励磁電流指令値制御手段を備え、滑り角周波数演算手段を、第1の滑り角周波数演算手段と、第2の滑り角周波数演算手段と、滑り角周波数加算器とから構成する。そして、励磁電流指令値制御手段によって、励磁電流指令値i1d が、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較され、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d が出力されて、第2の励磁電流指令値i1d2 として0が出力される。一方で、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、第1の励磁電流指令値i1d1 として飽和電流制限閾値i1dth が、第2の励磁電流指令値i1d2 として励磁電流指令値i1d と飽和電流制限閾値i1dth の差分値(i1d −i1dth )が出力される。さらに、誘導電動機に必要な滑り角周波数ωが、第1の励磁電流指令値i1d1 、第2の励磁電流指令値i1d2 およびトルク電流指令値i1q を用いて、演算されるようにしたので、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を越える場合においても誘導電動機の制御が行え、誘導電動機の制御の効率化を高めることができ、誘導電動機の低回転時における高トルクを実現できる。
In order to solve the above problems, an induction motor control apparatus according to the present invention includes an excitation current component i 1d and a torque current component i 1q that are externally input from two vector components of a primary current of the induction motor. A current controller that controls the command value i 1d * and the torque current command value i 1q * to output the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * , and the excitation current command value The slip angle frequency calculating means for calculating the slip angle frequency ω s of the induction motor using at least one of i 1d * or the torque current command value i 1q * and the slip angle frequency calculating means A primary angular frequency calculator that outputs a primary angular frequency ω 1 by adding the slip angular frequency ω s and the angular frequency ω r detected from the induction motor, and the primary angular frequency calculator An integrator for outputting a phase theta 1 by integrating the primary angular frequency omega 1 outputted coordinate the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * by the phase theta 1 converted to the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, v 1w * and 2-phase three-phase converter for outputting said primary voltage command value v 1u *, v 1v *, based on v 1 w * And an inverter for driving the induction motor by supplying drive power to the induction motor, wherein the excitation current command value i 1d * is set to a preset saturation current limit threshold value. Compared to i 1dth * , the excitation current command value i 1d2 * is divided into a first excitation current command value i 1d1 * and a second excitation current command value i 1d2 *, and the excitation current command value i 1d * is the saturation current limit threshold i 1dth *. If the following is true: The exciting current command value i 1d * as the current command value i 1d1 *, the second excitation current command value i 1d2 * as while outputs 0, the excitation current command value i 1d * is the saturation current limit threshold If more than i 1dth *, the first exciting current command value i 1d1 * the saturation current limit threshold i 1dth * as the excitation current command value i 1d as the second excitation current command value i 1d2 * Excitation current command value control means for outputting a difference value (i 1d * −i 1dth * ) between * and the saturation current limit threshold value i 1dth *, and the slip angular frequency calculation means includes the first excitation frequency calculation means. a first slip angular frequency calculation means for calculating a first slip angular frequency omega s1 using a current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q *, said second excitation current command value i d2 * and a second slip angular frequency calculation means for calculating a second slip angular frequency omega s2 with, said first slip angular frequency of the first slip angular frequency omega s1 outputted from the arithmetic means and the A slip angular frequency adder for adding the second slip angular frequency ω s2 output from the second slip angular frequency calculating means and outputting the slip angular frequency ω s, and calculating the primary angular frequency calculation The sum adds the slip angular frequency ω s output from the slip angular frequency adder and the angular frequency ω r detected from the induction motor, and outputs the primary angular frequency ω 1 .
According to the control apparatus for an induction motor of the present invention, the excitation current command value control means is provided, and the slip angle frequency calculation means includes a first slip angle frequency calculation means, a second slip angle frequency calculation means, and a slip angle. And a frequency adder. Then, the excitation current command value control means compares the excitation current command value i 1d * with a preset saturation current limit threshold i 1dth *, and the excitation current command value i 1d * is equal to or less than the saturation current limit threshold i 1dth *. If it is the first of the excitation current command value i 1d * is output as the excitation current command value i 1d1 *, the second exciting current command value i 1d2 * 0 is output. On the other hand, when the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold value i 1dth * , the saturation current limit threshold value i 1dth * becomes the second excitation current command value as the first excitation current command value i 1d1 *. the value i 1d2 * as an excitation current command value i 1d * and the saturation current limit threshold i 1dth * difference value (i 1d * -i 1dth *) is outputted. Further, the slip angular frequency ω s required for the induction motor is calculated using the first excitation current command value i 1d1 * , the second excitation current command value i 1d2 *, and the torque current command value i 1q *. As a result, the induction motor can be controlled even when the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth *, and the efficiency of the induction motor control can be improved. High torque at the time can be realized.

また、上記構成において、前記第1の滑り角周波数演算手段は、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を、次式、

Figure 0004798639
によって演算し、前記第2の滑り角周波数演算手段は、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を、次式、
Figure 0004798639
によって演算することが好ましい。なお、(6)式は、第2の滑り角周波数ωs2が第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて線形近似されることに基づく。
この構成によれば、誘導電動機に必要な滑り角周波数ω=ωs1+ωs2が、第1の励磁電流指令値i1d1 、第2の励磁電流指令値i1d2 およびトルク電流指令値i1q を用いて、容易に演算されるようにしたので、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を越える場合においても、誘導電動機の制御を容易に効率よく行える。 Further, in the above configuration, the first slip angular frequency calculating means calculates the first slip angular frequency ω s1 using the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * , The following formula,
Figure 0004798639
The second slip angular frequency calculating means calculates the second slip angular frequency ω s2 using the second excitation current command value i 1d2 * by the following formula:
Figure 0004798639
It is preferable to calculate by: The expression (6) is based on the fact that the second slip angular frequency ω s2 is linearly approximated by using the second excitation current command value i 1d2 * .
According to this configuration, the slip angular frequency ω s = ω s1 + ω s2 necessary for the induction motor is determined by the first excitation current command value i 1d1 * , the second excitation current command value i 1d2 *, and the torque current command value i. Since 1q * is used for easy calculation, the induction motor can be controlled easily and efficiently even when the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * .

さらに、上記の誘導電動機の制御装置を、例えばフォークリフトなどの車両に、その走行用車輪を回転駆動するための、または油圧ポンプを駆動するための誘導電動機の制御装置として用いてもよい。   Further, the induction motor control device described above may be used as a control device for an induction motor for driving a traveling wheel or driving a hydraulic pump in a vehicle such as a forklift.

上記課題を解決するため、本発明の誘導電動機の制御方法は、誘導電動機の1次電流の2つのベクトル成分である、外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて、前記誘導電動機の滑り角周波数ωを演算するとともに、前記誘導電動機に供給される1次電流および前記誘導電動機から検出される角周波数ωのフィードバックを受けながら、前記誘導電動機の駆動を制御する誘導電動機の滑り周波数型ベクトル制御方法であって、前記励磁電流指令値i1d を、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較するステップと、前記励磁電流指令値i1d を、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分け、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する一方で、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として前記飽和電流制限閾値i1dth を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として前記励磁電流指令値i1d と前記飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力するステップと、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を演算するステップと、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を演算するステップと、前記第1の滑り角周波数ωs1と前記第2の滑り角周波数ωs2を加算して滑り角周波数ωを出力するステップと、前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機12から検出される前記角周波数ωとを加算して1次角周波数ωを出力するステップと、前記1次角周波数ωを積分して位相θを出力するステップと、前記誘導電動機に供給される前記1次電流から検出される励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ前記励磁電流指令値i1d および前記トルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力するステップと、前記d軸電圧指令値v1d および前記q軸電圧指令値v1q を前記位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力するステップと、前記1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて前記誘導電動機に駆動電力を供給して当該誘導電動機を駆動するステップと、を備える。 In order to solve the above-described problem, an induction motor control method according to the present invention includes an excitation current command value i 1d * and a torque current command value i 1q * that are externally input two vector components of the primary current of the induction motor . And calculating the slip angular frequency ω s of the induction motor and receiving the feedback of the primary current supplied to the induction motor and the angular frequency ω r detected from the induction motor. A method of controlling a slip frequency type vector of an induction motor for controlling driving, the step of comparing the excitation current command value i 1d * with a preset saturation current limit threshold i 1dth *, and the excitation current command value i 1d * is divided into a first excitation current command value i 1d1 * and a second excitation current command value i 1d2 *, and the excitation current command value i 1d * is saturated. If it is less than the current limit threshold i 1dth *, the first exciting current command value i 1d1 * as the excitation current command value i 1d *, outputs 0 as the second excitation current command value i 1d2 * while, when said excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * is the first exciting current command value i 1d1 * as the saturation current limit threshold i 1dth *, wherein and outputting the second exciting current command value i 1d2 * as the exciting current command value i 1d * and the difference value between the saturation current limit threshold i 1dth * a (i 1d * -i 1dth *) , the first The step of calculating the first slip angular frequency ω s1 using the excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * , and the second excitation current command value i 1d2 * And outputting the slip angular frequency omega s by adding a step of computing a second slip angular frequency omega s2, the first slip angular frequency omega s1 and the second slip angular frequency omega s2 using, and outputting a primary angular frequency omega 1 by adding the said angular frequency omega r detected from the induction motor 12 and the slip angular frequency omega s, phase θ by integrating the primary angular frequency omega 1 1 and the exciting current component i 1d and torque current component i 1q detected from the primary current supplied to the induction motor are converted into the exciting current command value i 1d * and the torque current command value i, respectively. A step of outputting the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * by controlling based on 1q * , the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * the previous Phase theta 1 by the coordinate transformation to the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, and outputting the v 1 w *, the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, based on v 1 w * Supplying drive power to the induction motor to drive the induction motor.

また、上記構成において、前記第1の滑り角周波数ωs1を演算するステップにおいて、当該第1の滑り角周波数ωs1を、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて、次式、

Figure 0004798639
によって演算し、前記第2の滑り角周波数ωs2を演算するステップにおいて、当該第2の滑り角周波数ωs2を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて、次式、
Figure 0004798639
によって演算することが好ましい。 In the above structure, in the step of calculating the first slip angular frequency omega s1, the first slip angular frequency omega s1, the first exciting current command value i 1d1 * and the torque current command value i Using 1q * , the following formula:
Figure 0004798639
Computed by, in the step of calculating the second slip angular frequency omega s2, the second slip angular frequency omega s2, using said second excitation current command value i 1d2 *, the following equation,
Figure 0004798639
It is preferable to calculate by:

本発明によれば、励磁電流指令値i1d が、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較されて第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分けられ、誘導電動機に必要な滑り角周波数ωが、当該第1の励磁電流指令値i1d1 、当該第2の励磁電流指令値i1d2 および当該トルク電流指令値i1q を用いて、演算されるようにした。これにより、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を越えた場合にも誘導電動機の制御を容易に行えるように構成したので、誘導電動機の制御の効率化を高めることができ、誘導電動機の低回転時における高トルクを実現できる。 According to the present invention, the excitation current command value i 1d * is compared with a preset saturation current limit threshold i 1dth * to compare the first excitation current command value i 1d1 * and the second excitation current command value i 1d2. *, And the slip angular frequency ω s required for the induction motor is determined based on the first excitation current command value i 1d1 * , the second excitation current command value i 1d2 *, and the torque current command value i 1q *. It was made to calculate using. As a result, the induction motor can be easily controlled even when the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * , so that the efficiency of the control of the induction motor can be increased. Thus, high torque can be realized at the time of low rotation of the induction motor.

本発明の実施例による誘導電動機の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus of the induction motor by the Example of this invention. 本発明の実施例による誘導電動機の制御方法を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the control method of the induction motor by the Example of this invention. 本発明の実施例による誘導電動機の制御方法と従来の誘導電動機の制御方法の違いを説明するグラフであり、(a)は、2次側磁束−励磁電流指令値特性を示すグラフ、(b)は励磁電流指令値−回転数特性を示すグラフ、(c)は滑り角周波数−回転数特性を示すグラフである。It is a graph explaining the difference between the control method of the induction motor by the Example of this invention, and the control method of the conventional induction motor, (a) is a graph which shows the secondary side magnetic flux-excitation current command value characteristic, (b) Is a graph showing an excitation current command value-rotational speed characteristic, and (c) is a graph showing a slip angle frequency-rotational speed characteristic. 従来の誘導電動機の制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus of the conventional induction motor. 従来の誘導電動機の制御方法を説明するグラフであり、(a)は、2次側磁束−励磁電流指令値特性を示すグラフ、(b)は励磁電流指令値−回転数特性を示すグラフ、(c)は滑り角周波数−回転数特性を示すグラフである。It is a graph explaining the control method of the conventional induction motor, (a) is a graph which shows a secondary side magnetic flux-excitation current command value characteristic, (b) is a graph which shows an excitation current command value-rotational speed characteristic, c) is a graph showing slip angular frequency-rotational speed characteristics.

以下、本発明の好ましい1実施例について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施例)
図1は、本発明の実施例による誘導電動機の制御装置のブロック図である。
図1を参照して、この誘導電動機12の制御装置1は、外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて滑り角周波数ωを演算するとともに、当該誘導電動機12に供給される1次電流および当該誘導電動機12から検出される角周波数ωのフィードバックを受けながら、当該誘導電動機12の駆動を制御するものである。
(Example)
FIG. 1 is a block diagram of an induction motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, control device 1 for induction motor 12 calculates slip angular frequency ω s based on externally input excitation current command value i 1d * and torque current command value i 1q *, and while receiving feedback of the angular frequency omega r detected from the primary current and the induction motor 12 is supplied to the induction motor 12, and controls the driving of the induction motor 12.

この制御装置1において、励磁電流指令値制御手段2は、励磁電流指令値i1d を、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較して、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分けるものである。より具体的には、励磁電流指令値制御手段2は、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を、第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する一方で、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、第1の励磁電流指令値i1d1 として飽和電流制限閾値i1dth を、第2の励磁電流指令値i1d2 として励磁電流指令値i1d と飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力する。 In this control device 1, the excitation current command value control means 2 compares the excitation current command value i 1d * with a preset saturation current limit threshold i 1dth * to determine the first excitation current command value i 1d1 *. And the second excitation current command value i 1d2 * . More specifically, when the excitation current command value i 1d * is equal to or less than the saturation current limit threshold i 1dth * , the excitation current command value control means 2 determines the excitation current command value i 1d1 * as the first excitation current command value i 1d1 *. When the current command value i 1d * is output as 0 as the second excitation current command value i 1d2 * , while the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * , the first the excitation current command value i 1d1 * as the saturation current limit threshold i 1dth *, the second exciting current command value i 1d2 * as an excitation current command value i 1d * and the saturation current limit threshold i 1dth * difference value of (i 1d * -I 1dth * ) is output.

滑り角周波数演算手段3は、第1の滑り角周波数演算手段4、第2の滑り角周波数演算手段5、および滑り角周波数加算器6からなる。
ここで、第1の滑り角周波数演算手段4は、第1の励磁電流指令値i1d1 およびトルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を、次式、

Figure 0004798639
によって演算する。
また、第2の滑り角周波数演算手段5は、第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を、次式、
Figure 0004798639
によって演算する。なお、(10)式は、第2の滑り角周波数ωs2が第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて線形近似されることに基づく。
滑り角周波数加算器6は、第1の滑り角周波数演算手段4から出力される第1の滑り角周波数ωs1と第2の滑り角周波数演算手段5から出力される第2の滑り角周波数ωs2を加算して滑り角周波数ω=ωs1+ωs2を出力する。 The slip angle frequency calculation means 3 includes a first slip angle frequency calculation means 4, a second slip angle frequency calculation means 5, and a slip angle frequency adder 6.
Here, the first slip angular frequency calculating means 4 uses the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * to calculate the first slip angular frequency ω s1 by the following formula:
Figure 0004798639
Calculate by
Further, the second slip angular frequency calculating means 5 uses the second excitation current command value i 1d2 * to calculate the second slip angular frequency ω s2 by the following formula:
Figure 0004798639
Calculate by Equation (10) is based on the fact that the second slip angular frequency ω s2 is linearly approximated using the second excitation current command value i 1d2 * .
The slip angle frequency adder 6 includes a first slip angle frequency ω s1 output from the first slip angle frequency calculation means 4 and a second slip angle frequency ω output from the second slip angle frequency calculation means 5. The slip angular frequency ω s = ω s1 + ω s2 is output by adding s2 .

1次角周波数演算器7は、滑り角周波数加算器6から出力される滑り角周波数ωと誘導電動機から検出される角周波数ωとを加算して1次角周波数ω=ω+ωを出力する。 The primary angular frequency calculator 7 adds the slip angular frequency ω s output from the slip angular frequency adder 6 and the angular frequency ω r detected from the induction motor to obtain a primary angular frequency ω 1 = ω s + ω. Output r .

積分器8は、1次角周波数演算器7から出力された1次角周波数ωを、次式、

Figure 0004798639
によって時間積分して、位相θを出力する。 The integrator 8 converts the primary angular frequency ω 1 output from the primary angular frequency calculator 7 into the following formula:
Figure 0004798639
And integration time by outputting a phase theta 1.

電流制御器9は、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qを励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力する。ここで、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qは、誘導電動機12に供給される1次電流が1次電流検出手段14によって検出され、さらに3相−2相変換器15(dq−αβ座標変換器15aおよびαβ−3相座標変換器15b)によって変換されることにより得られる。 The current controller 9 controls the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * , so that the d-axis voltage command value v 1d * and q The shaft voltage command value v 1q * is output. Here, as for the exciting current component i 1d and the torque current component i 1q , the primary current supplied to the induction motor 12 is detected by the primary current detecting means 14, and the three-phase to two-phase converter 15 (dq-αβ It is obtained by being converted by the coordinate converter 15a and the αβ-3 phase coordinate converter 15b).

2相−3相変換器10(dq−αβ座標変換器10aおよびαβ−3相座標変換器10b)は、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力する。 The two-phase to three-phase converter 10 (dq-αβ coordinate converter 10a and αβ-3 phase coordinate converter 10b) converts the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * according to the phase θ 1. coordinate transformation to the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, v and outputs a 1 w *.

インバータ11は、この1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて誘導電動機12に駆動電力を供給して当該誘導電動機12を駆動する。 The inverter 11 supplies drive power to the induction motor 12 based on the primary voltage command values v 1u * , v 1v * , v 1w * to drive the induction motor 12.

次に、本発明の誘導電動機の制御方法について、以下に簡単に説明する。   Next, the control method of the induction motor of the present invention will be briefly described below.

図2は、本発明の実施例による誘導電動機12の制御方法を説明するフロー図である。図3は、本発明の実施例による誘導電動機の制御方法と従来の誘導電動機の制御方法の違いを説明するグラフである。
ここで、本発明は、励磁電流指令値i1d が図3(a)に示す非線形領域の範囲(領域B)であっても誘導電動機の制御を行うことができる、誘導電動機の制御方法を提供するものである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for controlling the induction motor 12 according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph for explaining a difference between a control method for an induction motor according to an embodiment of the present invention and a control method for a conventional induction motor.
Here, the present invention provides a control method for an induction motor that can control the induction motor even when the excitation current command value i 1d * is in the non-linear range (region B) shown in FIG. It is to provide.

まず、外部入力される励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて、励磁電流指令値制御手段2によって、励磁電流指令値i1d を予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較する(ステップS1)。そして、励磁電流指令値制御手段2によって、励磁電流指令値i1d を、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分け、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合(図3(a)に示す領域Aの場合)には、第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を出力し、第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する(ステップS2)。一方で、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を超える場合(図3(a)に示す領域Bの場合)には、第1の励磁電流指令値i1d1 として飽和電流制限閾値i1dth を出力し、第2の励磁電流指令値i1d2 として励磁電流指令値i1d と前記飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力する(ステップS3)。 First, based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * inputted externally, the excitation current command value control means 2 sets the excitation current command value i 1d * to a preset saturation current limit threshold value. Compare with i 1dth * (step S1). Then, the excitation current command value control means 2 divides the excitation current command value i 1d * into a first excitation current command value i 1d1 * and a second excitation current command value i 1d2 * , and the excitation current command value i When 1d * is equal to or less than the saturation current limit threshold i 1dth * (in the case of the region A shown in FIG. 3A), the excitation current command value i 1d * is used as the first excitation current command value i 1d1 *. And 0 is output as the second excitation current command value i 1d2 * (step S2). On the other hand, when the excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * (in the case of the region B shown in FIG. 3A), the saturation current is set as the first excitation current command value i 1d1 *. outputs limit threshold i 1dth *, the second exciting current command value i 1d2 * as an excitation current command value i 1d * and the saturation current limit threshold i 1dth * difference value of the (i 1d * -i 1dth *) Output (step S3).

次に、滑り角周波数演算手段3の第1の滑り角周波数演算手段4によって、第1の滑り角周波数ωs1を、第1の励磁電流指令値i1d1 およびトルク電流指令値i1q を用いて、次式、

Figure 0004798639
によって演算する(ステップS4)。
また、滑り角周波数演算手段3の第2の滑り角周波数演算手段5によって、第2の滑り角周波数ωs2を、第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて、次式、
Figure 0004798639
によって演算する(ステップS5)。
そして、滑り角周波数加算器6によって、第1の滑り角周波数ωs1と第2の滑り角周波数ωs2を加算して滑り角周波数ω=ωs1+ωs2を出力する(ステップS6)。 Next, the first slip angular frequency calculation means 4 of the slip angular frequency calculation means 3 converts the first slip angular frequency ω s1 into the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * . Using the following formula:
Figure 0004798639
(Step S4).
Further, the second slip angular frequency calculation means 5 of the slip angular frequency calculation means 3 uses the second excitation current command value i 1d2 * to calculate the second slip angular frequency ω s2 as follows:
Figure 0004798639
(Step S5).
Then, the slip angular frequency adder 6 adds the first slip angular frequency omega s1 the second slip angular frequency omega s2 outputs the slip angular frequency ω s = ω s1 + ω s2 ( step S6).

さらに、1次角周波数演算器7によって、滑り角周波数加算器6から出力される滑り角周波数ωと誘導電動機から検出される角周波数ωとを加算し、1次角周波数ω=ω+ωを出力し(ステップS7)、積分器8によって、1次角周波数演算器7から出力された1次角周波数ωを、次式、

Figure 0004798639
によって時間積分することにより、位相θを出力する(ステップS8)。 Further, the primary angular frequency calculator 7 adds the slip angular frequency ω s output from the slip angular frequency adder 6 and the angular frequency ω r detected from the induction motor, and the primary angular frequency ω 1 = ω. s + ω r is output (step S7), and the primary angular frequency ω 1 output from the primary angular frequency calculator 7 by the integrator 8 is expressed by the following equation:
Figure 0004798639
By integration time by outputting a phase theta 1 (step S8).

そして、電流制御器9によって、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて制御し、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力する(ステップS9)。そして、2相−3相変換器10によって、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を位相θを用いて座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力し(ステップS10)、インバータ11によって、この1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて誘導電動機12に駆動電力を供給し、当該誘導電動機12を駆動する(ステップS11)。なお、このステップS9乃至ステップS11において、誘導電動機12の制御装置1によって、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qと、励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q との偏差をそれぞれ0にするように、常にフィードバック制御を行って当該誘導電動機12を駆動する。 The current controller 9 controls the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * , respectively, and the d-axis voltage command value v 1d *. And q-axis voltage command value v1q * is output (step S9). Then, the two-phase to three-phase converter 10 performs coordinate conversion of the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * using the phase θ 1 and performs primary voltage command values v 1u * , v 1 v *, v outputs 1 w * (step S10), and the inverter 11, the primary voltage command value v 1u *, v 1v *, v drive power supplied to the induction motor 12 on the basis of 1 w *, the induction The electric motor 12 is driven (step S11). In steps S9 to S11, the controller 1 of the induction motor 12 causes the deviation between the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q and the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q *. Thus, the induction motor 12 is driven by always performing feedback control so that each is set to 0.

図3を参照して、従来の誘導電動機27の制御方法では、点線のグラフに示すように、回転数が磁束飽和点より低い領域(以下、低回転数領域という)において、励磁電流指令値i1d の上限値を飽和電流制限閾値i1dth に制限し、(1)式を用いて滑り角周波数ω=ωs1を算出するとともに、(3)式および(4)式を用いて正確なトルクτを算出していた。
一方、実線のグラフに示すように、本発明の誘導電動機12の制御方法では、低回転数領域において、励磁電流指令値i1d を、非線形領域(領域B)の範囲まで拡げるべくi1d =i1d1 +i1d2 =i1dth +i1d2 とした。ここで、誘導電動機12のトルクτ、2次側磁束φおよび滑り角周波数ωは、誘導電動機12のどのような回転数(回転速度)領域においても、それぞれ、次式

Figure 0004798639

Figure 0004798639
、および
Figure 0004798639
により、算出される。
しかしながら、非線形領域(領域B)の範囲にある励磁電流指令値i1d を用いた場合においては、上述したように2次側磁束の磁束飽和が生じるため、実際の2次側磁束φが(16)式に基づいて計算した2次側磁束φより小さくなり、実際のトルクτも(15)式に基づいて計算したトルクτより小さくなる。
そこで、図3(b)および(c)ならびに(17)式に示すように、低回転数領域において、誘導電動機12の滑り角周波数ωを、従来のωs1から、励磁電流指令値i1d と飽和電流制限閾値i1dth の差分値(i1d2 =i1d −i1dth )に比例した滑り角周波数ωs2だけアップさせた。そして、(15)式、(16)式および(17)式の関係を満たすように、2次側磁束φおよびトルク電流指令値i1q の値を調整することにより、励磁電流指令値i1d が線形領域(領域A)または非線形領域(領域B)のうちのいずれの範囲にある場合であっても、正確なトルクτを算出でき、かつ従来よりも高いトルクを得ることができる。 Referring to FIG. 3, in the conventional method for controlling induction motor 27, as shown by the dotted line graph, in a region where the rotational speed is lower than the magnetic flux saturation point (hereinafter referred to as a low rotational speed region), excitation current command value i The upper limit value of 1d * is limited to the saturation current limit threshold i 1dth * , and the slip angular frequency ω s = ω s1 is calculated using the equation (1), and is accurately calculated using the equations (3) and (4). Torque τ was calculated.
On the other hand, as shown by the solid line in the graph, the control method of the induction motor 12 of the present invention, in the low speed range, the excitation current command value i 1d * a, i 1d to expand to the extent of non-linear region (region B) * = i 1d1 * + i 1d2 * = i 1dth * + i 1d2 * and the. Here, the torque τ, the secondary magnetic flux φ 2 and the slip angular frequency ω s of the induction motor 12 are respectively expressed by the following formulas in any rotation speed (rotation speed) region of the induction motor 12.
Figure 0004798639
,
Figure 0004798639
,and
Figure 0004798639
Is calculated by
However, when the excitation current command value i 1d * in the non-linear region (region B) is used, the magnetic flux saturation of the secondary magnetic flux occurs as described above, so that the actual secondary magnetic flux φ 2 is The secondary side magnetic flux φ 2 calculated based on the equation (16) is smaller, and the actual torque τ is also smaller than the torque τ calculated based on the equation (15).
Therefore, as shown in FIGS. 3B, 3C, and 17, the slip angular frequency ω s of the induction motor 12 is changed from the conventional ω s1 to the excitation current command value i 1d in the low rotation speed region. * and was only allowed to up the saturation current limit threshold i 1dth * of the difference value (i 1d2 * = i 1d * -i 1dth *) slip angular frequency ω s2 which is proportional to. Then, the excitation current command value i is adjusted by adjusting the secondary magnetic flux φ 2 and the torque current command value i 1q * so as to satisfy the relationships of the equations (15), (16), and (17). Even if 1d * is in any of the linear region (region A) and the non-linear region (region B), it is possible to calculate an accurate torque τ and to obtain a higher torque than before.

したがって、上記ステップS1乃至S11を実行することにより、励磁電流指令値i1d が飽和電流制限閾値i1dth を越えた範囲にある場合にも誘導電動機12の制御を容易に行えることがわかる。故に、誘導電動機の制御の効率を高めることができ、誘導電動機の低回転時における高トルクを実現できる。 Therefore, it can be seen that by executing the steps S1 to S11, the induction motor 12 can be easily controlled even when the excitation current command value i 1d * is in the range exceeding the saturation current limit threshold i 1dth * . Therefore, the control efficiency of the induction motor can be increased, and a high torque can be realized at the time of low rotation of the induction motor.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本実施例において、励磁電流指令値を飽和電流制限閾値と比較して滑り角周波数を演算するものであれば、その励磁電流指令値制御手段、滑り角周波数演算手段の構成は何ら限定されない。
また、本実施例において、第2の滑り角周波数ωs2を第2の励磁電流指令値i1d2 の線形近似式を用いて演算したが、第2の滑り角周波数ωs2と第2の励磁電流指令値i1d2 の相関関係を考慮して、第2の滑り角周波数ωs2を第2の励磁電流指令値i1d2 の多項式の近似式を用いて演算するようにしてもよい。
さらに、本発明による誘導電動機の制御装置を例えばフォークリフトなどの電気車両に応用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the present embodiment, the configuration of the excitation current command value control means and the slip angle frequency calculation means is not limited as long as the slip current frequency is calculated by comparing the excitation current command value with the saturation current limit threshold. .
In the present embodiment, the second slip angular frequency ω s2 is calculated using a linear approximation formula of the second excitation current command value i 1d2 * , but the second slip angular frequency ω s2 and the second excitation angular frequency ω s2 are calculated. In consideration of the correlation of the current command value i 1d2 * , the second slip angular frequency ω s2 may be calculated using an approximate expression of a polynomial of the second excitation current command value i 1d2 * .
Furthermore, the induction motor control device according to the present invention can be applied to an electric vehicle such as a forklift.

1 制御装置
2 励磁電流指令値制御手段
3 滑り角周波数演算手段
4 第1の滑り角周波数演算手段
5 第2の滑り角周波数演算手段
6 滑り角周波数加算器
7 1次角周波数演算器
8 積分器
9 電流制御器
10 2相−3相変換器
10a dq−αβ座標変換器
10b αβ−3相座標変換器
11 インバータ(電力変換器)
12 誘導電動機
13 パルスジェネレータ(パルス生成器)
14 1次電流検出手段
15 3相−2相変換器
15a dq−αβ座標変換器
15b αβ−3相座標変換器
20 制御装置
21 滑り角周波数演算手段
22 1次角周波数演算器
23 積分器
24 電流制御器
25 2相−3相変換器
25a dq−αβ座標変換器
25b αβ−3相座標変換器
26 インバータ(電力変換器)
27 誘導電動機
28 パルスジェネレータ(パルス生成器)
29 1次電流検出手段
30 3相−2相変換器
30a dq−αβ座標変換器
30b αβ−3相座標変換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus 2 Excitation current command value control means 3 Sliding angular frequency calculating means 4 1st sliding angular frequency calculating means 5 2nd sliding angular frequency calculating means 6 Sliding angular frequency adder 7 Primary angular frequency calculating unit 8 Integrator 9 Current controller 10 2-phase-3 phase converter 10a dq-αβ coordinate converter 10b αβ-3 phase coordinate converter 11 Inverter (power converter)
12 Induction motor 13 Pulse generator (pulse generator)
14 Primary current detector 15 Three-phase to two-phase converter 15a dq-αβ coordinate converter 15b αβ-3 phase coordinate converter 20 Controller 21 Slip angular frequency calculator 22 Primary angular frequency calculator 23 Integrator 24 Current Controller 25 2-phase-3 phase converter 25a dq-αβ coordinate converter 25b αβ-3 phase coordinate converter 26 Inverter (power converter)
27 Induction motor 28 Pulse generator (pulse generator)
29 Primary current detection means 30 3-phase-2 phase converter 30a dq-αβ coordinate converter 30b αβ-3 phase coordinate converter

Claims (5)

誘導電動機の1次電流の2つのベクトル成分のうち、励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力する電流制御器と、前記励磁電流指令値i1d または前記トルク電流指令値i1q のうちの少なくとも1つを用いて、前記誘導電動機の滑り角周波数ωを演算する滑り角周波数演算手段と、前記滑り角周波数演算手段から出力される前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機から検出される角周波数ωを加算して1次角周波数ωを出力する1次角周波数演算器と、前記1次角周波数演算器から出力された前記1次角周波数ωを積分して位相θを出力する積分器と、前記d軸電圧指令値v1d および前記q軸電圧指令値v1q を前記位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力する2相−3相変換器と、前記1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて前記誘導電動機に駆動電力を供給して当該誘導電動機を駆動するインバータと、を備えた誘導電動機の制御装置であって、
前記励磁電流指令値i1d を、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較して、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分け、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する一方で、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として前記飽和電流制限閾値i1dth を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として前記励磁電流指令値i1d と前記飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力する励磁電流指令値制御手段と、を備え、
前記滑り角周波数演算手段は、
前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を演算する第1の滑り角周波数演算手段と、
前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を演算する第2の滑り角周波数演算手段と、
前記第1の滑り角周波数演算手段から出力される前記第1の滑り角周波数ωs1と前記第2の滑り角周波数演算手段から出力される前記第2の滑り角周波数ωs2を加算して前記滑り角周波数ωを出力する滑り角周波数加算器と、からなり、
前記1次角周波数演算器は、
前記滑り角周波数加算器から出力される前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機から検出される前記角周波数ωとを加算して前記1次角周波数ωを出力することを特徴とする誘導電動機の制御装置。
Of the two vector components of the primary current of the induction motor, the excitation current component i 1d and the torque current component i 1q are controlled based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * respectively input from the outside. A current controller that outputs the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * , and at least one of the excitation current command value i 1d * or the torque current command value i 1q * One out using a slip angular frequency calculation means for calculating a slip angular frequency omega s of the induction motor, the angular frequency to be detected from the slip angular frequency omega s and the induction motor output from the slip angular frequency calculation means and primary angular frequency arithmetic unit for outputting a first-order angular frequency omega 1 by adding omega r, the primary angular frequency arithmetic unit by integrating the primary angular frequency omega 1 outputted from the output phase theta 1 You Integrators, and the d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * are coordinate-transformed by the phase θ 1 to produce primary voltage command values v 1u * , v 1v * , v 1w *. A two-phase to three-phase converter, and an inverter for driving the induction motor by supplying drive power to the induction motor based on the primary voltage command values v 1u * , v 1v * , v 1w * An induction motor control device comprising:
The excitation current command value i 1d * is compared with a preset saturation current limit threshold i 1dth * , and is divided into a first excitation current command value i 1d1 * and a second excitation current command value i 1d2 *. , wherein when exciting current command value i 1d * is equal to or less than the saturation current limit threshold i 1dth * is the first exciting current command value i 1d1 * as the excitation current command value i 1d *, the second while outputting the excitation current command value i 1d2 * 0 of, when said excitation current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth *, the first exciting current command value i 1d1 * the saturation current limit threshold i 1dth *, the second excitation current command value i 1d2 * as the exciting current command value i 1d * and the saturation current limit threshold i 1dth * difference value of (i 1d * as - Comprising an excitation current command value control means for outputting a 1dth *), and
The slip angular frequency calculation means includes
First slip angular frequency calculating means for calculating a first slip angular frequency ω s1 using the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * ;
Second slip angular frequency calculating means for calculating a second slip angular frequency ω s2 using the second excitation current command value i 1d2 * ;
The first slip angular frequency ω s1 output from the first slip angular frequency calculating means and the second slip angular frequency ω s2 output from the second slip angular frequency calculating means are added together to add the A slip angular frequency adder that outputs a slip angular frequency ω s ,
The primary angular frequency calculator is
The primary angular frequency ω 1 is output by adding the sliding angular frequency ω s output from the sliding angular frequency adder and the angular frequency ω r detected from the induction motor. Electric motor control device.
前記第1の滑り角周波数演算手段は、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を、次式、
Figure 0004798639
によって演算し、
前記第2の滑り角周波数演算手段は、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を、次式、
Figure 0004798639
によって演算することを特徴とする請求項1に記載の誘導電動機の制御装置。
The first slip angular frequency calculating means calculates the first slip angular frequency ω s1 using the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * by the following formula:
Figure 0004798639
Is calculated by
The second slip angular frequency calculating means calculates the second slip angular frequency ω s2 using the second excitation current command value i 1d2 * by the following formula:
Figure 0004798639
The control apparatus for an induction motor according to claim 1, wherein the calculation is performed by:
請求項1または2に記載の誘導電動機の制御装置を、走行用車輪の、または油圧ポンプの駆動用誘導電動機の制御装置として用いた車両。   A vehicle using the control device for an induction motor according to claim 1 or 2 as a control device for a driving wheel or an induction motor for driving a hydraulic pump. 誘導電動機の1次電流の2つのベクトル成分である、外部入力された励磁電流指令値i1d およびトルク電流指令値i1q に基づいて、前記誘導電動機の滑り角周波数ωを演算するとともに、前記誘導電動機に供給される1次電流および前記誘導電動機から検出される角周波数ωのフィードバックを受けながら、前記誘導電動機の駆動を制御する誘導電動機の滑り周波数型ベクトル制御方法であって、
前記励磁電流指令値i1d を、予め設定された飽和電流制限閾値i1dth と比較するステップと、
前記励磁電流指令値i1d を、第1の励磁電流指令値i1d1 と第2の励磁電流指令値i1d2 とに分け、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth 以下である場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として当該励磁電流指令値i1d を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として0を出力する一方で、前記励磁電流指令値i1d が前記飽和電流制限閾値i1dth を超える場合には、前記第1の励磁電流指令値i1d1 として前記飽和電流制限閾値i1dth を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 として前記励磁電流指令値i1d と前記飽和電流制限閾値i1dth との差分値(i1d −i1dth )を出力するステップと、
前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて第1の滑り角周波数ωs1を演算するステップと、
前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて第2の滑り角周波数ωs2を演算するステップと、
前記第1の滑り角周波数ωs1と前記第2の滑り角周波数ωs2を加算して滑り角周波数ωを出力するステップと、
前記滑り角周波数ωと前記誘導電動機から検出される前記角周波数ωとを加算して1次角周波数ωを出力するステップと、
前記1次角周波数ωを積分して位相θを出力するステップと、
前記誘導電動機に供給される前記1次電流から検出される励磁電流成分i1dおよびトルク電流成分i1qをそれぞれ前記励磁電流指令値i1d および前記トルク電流指令値i1q に基づいて制御して、d軸電圧指令値v1d およびq軸電圧指令値v1q を出力するステップと、
前記d軸電圧指令値v1d および前記q軸電圧指令値v1q を前記位相θにより座標変換して1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w を出力するステップと、
前記1次電圧指令値v1u 、v1v 、v1w に基づいて前記誘導電動機に駆動電力を供給して当該誘導電動機を駆動するステップと、を備えることを特徴とする制御方法。
While calculating the slip angular frequency ω s of the induction motor based on the excitation current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * which are externally input, which are two vector components of the primary current of the induction motor. A slip frequency type vector control method for an induction motor that controls driving of the induction motor while receiving feedback of a primary current supplied to the induction motor and an angular frequency ω r detected from the induction motor,
Comparing the excitation current command value i 1d * with a preset saturation current limit threshold i 1dth * ;
The excitation current command value i 1d * is divided into a first excitation current command value i 1d1 * and a second excitation current command value i 1d2 *, and the excitation current command value i 1d * is the saturation current limit threshold i. If 1Dth * or less, said first excitation current command value i 1d1 * as the excitation current command value i 1d *, while outputting 0 as the second excitation current command value i 1d2 *, when said exciting current command value i 1d * exceeds the saturation current limit threshold i 1dth * is the first exciting current command value i 1d1 * as the saturation current limit threshold i 1dth *, the second excitation and outputting the current command value i 1d2 * as the exciting current command value i 1d * and the saturation current limit threshold i 1dth * difference value of the (i 1d * -i 1dth *) ,
Calculating a first slip angular frequency ω s1 using the first excitation current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q * ;
Calculating a second slip angular frequency ω s2 using the second excitation current command value i 1d2 * ;
Adding the first slip angular frequency ω s1 and the second slip angular frequency ω s2 to output the slip angular frequency ω s ;
Adding the slip angular frequency ω s and the angular frequency ω r detected from the induction motor to output a primary angular frequency ω 1 ;
And outputting the phase theta 1 by integrating the primary angular frequency omega 1,
The exciting current component i 1d and the torque current component i 1q detected from the primary current supplied to the induction motor are controlled based on the exciting current command value i 1d * and the torque current command value i 1q * , respectively. Outputting a d-axis voltage command value v 1d * and a q-axis voltage command value v 1q * ;
The d-axis voltage command value v 1d * and the q-axis voltage command value v 1q * the phase theta 1 coordinate transformation to the primary voltage command value by v 1u *, v 1v *, and outputting the v 1 w * ,
And a step of supplying drive power to the induction motor based on the primary voltage command values v 1u * , v 1v * , v 1w * to drive the induction motor.
前記第1の滑り角周波数ωs1を演算するステップにおいて、当該第1の滑り角周波数ωs1を、前記第1の励磁電流指令値i1d1 および前記トルク電流指令値i1q を用いて、次式、
Figure 0004798639
によって演算し、
前記第2の滑り角周波数ωs2を演算するステップにおいて、当該第2の滑り角周波数ωs2を、前記第2の励磁電流指令値i1d2 を用いて、次式、
Figure 0004798639
によって演算することを特徴とする請求項4に記載の制御方法。
In the step of calculating the first slip angular frequency omega s1, the first slip angular frequency omega s1, using the first exciting current command value i 1d1 * and the torque current command value i 1q *, The following formula,
Figure 0004798639
Is calculated by
Wherein in a second step of calculating the slip angular frequency omega s2, the second slip angular frequency omega s2, using said second excitation current command value i 1d2 *, the following equation,
Figure 0004798639
The control method according to claim 4, wherein the calculation is performed by:
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