JPH0239193B2 - - Google Patents
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- JPH0239193B2 JPH0239193B2 JP57090135A JP9013582A JPH0239193B2 JP H0239193 B2 JPH0239193 B2 JP H0239193B2 JP 57090135 A JP57090135 A JP 57090135A JP 9013582 A JP9013582 A JP 9013582A JP H0239193 B2 JPH0239193 B2 JP H0239193B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
- H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
- H02P21/0021—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed
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- H02P21/09—Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency
-
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- H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、誘導電動機の一次巻線に流す電流
を制御することによつて誘導電動機のトルクを制
御する誘導電動機の制御装置に関するものであ
る。
を制御することによつて誘導電動機のトルクを制
御する誘導電動機の制御装置に関するものであ
る。
従来、この種の装置として第1図に示すものが
あつた。図において、1はトルクの指令値Trを
発生するトルク指令発生器、2はトルク指令Tr
を入力し、定数倍してトルク分電流Iτを発生する
回路、3は二次磁束の指令値Φ2を発生する磁束
指令発生器、4は二次磁束指令Φ2を入力し、定
数倍して励磁分電流IEを発生する回路、5はト
ルク分電流Iτ及び励磁分電流IEを入力し、後述す
る演算をして一次電流I1の絶対値|I1|、位相θτ
及びすべり角周波数ωsを発生する回路、6はす
べり角周波数ωsを後述の動作により補正したす
べり角周波数ωs′を発生する回路、7は誘導電動
機の回転角周波数ωrを入力し、後述する演算に
より一次電流I1を得る駆動回路、8は一次電流I1
により制御される誘導電動機、9は誘導電動機8
の回転を検出して回転角周波数ωrを発生する回
転検出器である。
あつた。図において、1はトルクの指令値Trを
発生するトルク指令発生器、2はトルク指令Tr
を入力し、定数倍してトルク分電流Iτを発生する
回路、3は二次磁束の指令値Φ2を発生する磁束
指令発生器、4は二次磁束指令Φ2を入力し、定
数倍して励磁分電流IEを発生する回路、5はト
ルク分電流Iτ及び励磁分電流IEを入力し、後述す
る演算をして一次電流I1の絶対値|I1|、位相θτ
及びすべり角周波数ωsを発生する回路、6はす
べり角周波数ωsを後述の動作により補正したす
べり角周波数ωs′を発生する回路、7は誘導電動
機の回転角周波数ωrを入力し、後述する演算に
より一次電流I1を得る駆動回路、8は一次電流I1
により制御される誘導電動機、9は誘導電動機8
の回転を検出して回転角周波数ωrを発生する回
転検出器である。
ここで、回路51〜53は次式で示す演算処理
を行なう回路である。
を行なう回路である。
|I1|=√2×2 ………(1)
θτ=tan-1(Iτ/IE) ………(2)
ωs=R2/L2×Iτ/IE ………(3)
但し、R2、L2はそれぞれ誘導電動機8も二次
巻線の抵抗及びインダクタンスである。
巻線の抵抗及びインダクタンスである。
第2図は以上の関係をベクトル表示したベクト
ル図である。励磁分電流IEを横軸にとりトルク
分電流Iτを縦軸にとると、一次電流I1はそれらの
合成ベクトルとなり、トルク分電流Iτの変化に対
して縦軸上を移動する。
ル図である。励磁分電流IEを横軸にとりトルク
分電流Iτを縦軸にとると、一次電流I1はそれらの
合成ベクトルとなり、トルク分電流Iτの変化に対
して縦軸上を移動する。
また、駆動回路7から出力される一次電流I1は
次式より演算される。
次式より演算される。
I1=|I1|sin(ωt+θτ)=√2+2sin{
(ωr+ωss)t+tan-1Iτ/IE}………(4) 但し、 ω=ωr+ωs このような関係により、トルク指令変化後の定
常条件が完全に満足され、かつ誘導電動機8の二
次磁束が一定、即ち二次磁束指令Φ2が一定の場
合には誘導電動機8のトルクT、すべり角周波数
ωs及びトルク分電流Iτは、互いに直線的な比例
関係を保つものとなり、誘導電動機8のトルクT
は一次電流I1により制御できる。以上のようにし
てこの装置は、トルク指令値Trに対して線形な
応答を示すものとなる。
(ωr+ωss)t+tan-1Iτ/IE}………(4) 但し、 ω=ωr+ωs このような関係により、トルク指令変化後の定
常条件が完全に満足され、かつ誘導電動機8の二
次磁束が一定、即ち二次磁束指令Φ2が一定の場
合には誘導電動機8のトルクT、すべり角周波数
ωs及びトルク分電流Iτは、互いに直線的な比例
関係を保つものとなり、誘導電動機8のトルクT
は一次電流I1により制御できる。以上のようにし
てこの装置は、トルク指令値Trに対して線形な
応答を示すものとなる。
しかし、上記のような特性は、二次巻線の抵抗
R2が温度等によつて変化しない場合にのみ成立
するのであつて、実際の場合は抵抗R2が温度に
よつて変化するので、励磁分電流IE及びトルク
分電流Iτも温度変化の影響を受ける。このため、
上記の装置におけるトルク指令値Trに対する線
形性がくずれてしまい、定常状態であつても誘導
電動機8の二次磁束が変化してしまつたり、発生
トルクに誤差を生じたりする。
R2が温度等によつて変化しない場合にのみ成立
するのであつて、実際の場合は抵抗R2が温度に
よつて変化するので、励磁分電流IE及びトルク
分電流Iτも温度変化の影響を受ける。このため、
上記の装置におけるトルク指令値Trに対する線
形性がくずれてしまい、定常状態であつても誘導
電動機8の二次磁束が変化してしまつたり、発生
トルクに誤差を生じたりする。
このため、第1図に示すように補正回路として
回路6が設けられ、すべり角周波数ωsを次式で
補正していた。
回路6が設けられ、すべり角周波数ωsを次式で
補正していた。
ωs′=ωs×R2′/R2=R2′/L2×Iτ/IE ………(5)
第3図は(5)式を実現した回路6のブロツク図で
あり、(5)式の演算を得るように構成されている。
図において、61は誘導電動機8の逆起電力指令
値Emの発生回路、62は誘導電動機8中の実際
の逆起電力Em′の検出回路である。第1図に示す
装置においては誘導電動機8に供給される一次電
流が制御されるが、温度変化によつて抵抗R2が
変化すると誘導電動機8の内部の励磁部分電流
IEとトルク分電流Iτの比が指令値と一致しなくな
る。この結果起電力指令値Emと実際の起電力
Em′との間に偏差が生じる。従つて、第3図に示
すように起電力指令値Emと実際の起電力Em′の
偏差を演算増幅器63に入力すれば抵抗R2の変
化量ΔR2/R2が得られるので、この出力と基準
値1とを加算すればR2′/R2が得られる。この値
が乗算器65ですべり周波数ωsと掛算され、
ωs′となつて出力される。その結果、誘導電動機
8の内部の励磁分電流IEとトルク分電流Iτの比が
指令値と一致するように制御されるので、二次導
体抵抗R2が変化しても良好なトルク制御性が得
られる。
あり、(5)式の演算を得るように構成されている。
図において、61は誘導電動機8の逆起電力指令
値Emの発生回路、62は誘導電動機8中の実際
の逆起電力Em′の検出回路である。第1図に示す
装置においては誘導電動機8に供給される一次電
流が制御されるが、温度変化によつて抵抗R2が
変化すると誘導電動機8の内部の励磁部分電流
IEとトルク分電流Iτの比が指令値と一致しなくな
る。この結果起電力指令値Emと実際の起電力
Em′との間に偏差が生じる。従つて、第3図に示
すように起電力指令値Emと実際の起電力Em′の
偏差を演算増幅器63に入力すれば抵抗R2の変
化量ΔR2/R2が得られるので、この出力と基準
値1とを加算すればR2′/R2が得られる。この値
が乗算器65ですべり周波数ωsと掛算され、
ωs′となつて出力される。その結果、誘導電動機
8の内部の励磁分電流IEとトルク分電流Iτの比が
指令値と一致するように制御されるので、二次導
体抵抗R2が変化しても良好なトルク制御性が得
られる。
従来の誘導電動機の制御装置は以上のように構
成されており、運転状態において誘導電動機の二
次巻線の抵抗の温度変化に対処すべく、すべり角
周波数を補正していたが、低速領域においては逆
起電力Em′が小さい値になるため検出誤差が発生
しやすいという欠点があつた。
成されており、運転状態において誘導電動機の二
次巻線の抵抗の温度変化に対処すべく、すべり角
周波数を補正していたが、低速領域においては逆
起電力Em′が小さい値になるため検出誤差が発生
しやすいという欠点があつた。
この発明は、上記のような従来のものの欠点を
除去するためになされたもので、二次銅損より二
次巻線の温度変化を推定し、その結果ですべり角
周波数を補正することにより、低速領域さらには
停止時においても温度変化による二次巻線の抵抗
変化の影響を補正できる誘導電動機の制御装置を
提供することを目的としている。
除去するためになされたもので、二次銅損より二
次巻線の温度変化を推定し、その結果ですべり角
周波数を補正することにより、低速領域さらには
停止時においても温度変化による二次巻線の抵抗
変化の影響を補正できる誘導電動機の制御装置を
提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例の構成を第4図に示
す。図において、9は誘導電動機の回転を検出
し、回転角周波数あるいは回転角を発生させる回
転検出器、12は電流ベクトル演算回路で例えば
回路5のような構成をしている。8,9は従来装
置と同じである。13は可変周波数電力変換装置
で、電源(図示せず)と誘導電動機8との間に接
続された複数の固体スイツチからなる固体スイツ
チ回路であつて、例えばインバータ回路又はサイ
クロコンバータ回路である。14は電流ベクトル
演算回路12の出力と回転検出器9の出力から可
変周波数電力変換装置13への制御信号を発生す
る関数発生回路、15は誘導電動機8の内部で発
生する二次磁束や起電力などの電機的諸量を検出
するための検出手段である。16は電流ベクトル
演算回路12の出力のうちのすべり角周波数或い
はすべり角を修正するための第一の修正手段、1
7は検出手段15より第一の修正手段16に入力
される検出量の基準値を発生するための基準値発
生回路、18は二次銅損に基づいて電流ベクトル
演算回路12の出力のうちのすべり角周波数或い
はすべり角を修正するための第二の修正手段、1
9は第一の修正手段16及び第二の修正手段18
の出力から電流ベクトル演算回路12の出力のう
ちのすべり角周波数或いはすべり角を修正する修
正回路である。
す。図において、9は誘導電動機の回転を検出
し、回転角周波数あるいは回転角を発生させる回
転検出器、12は電流ベクトル演算回路で例えば
回路5のような構成をしている。8,9は従来装
置と同じである。13は可変周波数電力変換装置
で、電源(図示せず)と誘導電動機8との間に接
続された複数の固体スイツチからなる固体スイツ
チ回路であつて、例えばインバータ回路又はサイ
クロコンバータ回路である。14は電流ベクトル
演算回路12の出力と回転検出器9の出力から可
変周波数電力変換装置13への制御信号を発生す
る関数発生回路、15は誘導電動機8の内部で発
生する二次磁束や起電力などの電機的諸量を検出
するための検出手段である。16は電流ベクトル
演算回路12の出力のうちのすべり角周波数或い
はすべり角を修正するための第一の修正手段、1
7は検出手段15より第一の修正手段16に入力
される検出量の基準値を発生するための基準値発
生回路、18は二次銅損に基づいて電流ベクトル
演算回路12の出力のうちのすべり角周波数或い
はすべり角を修正するための第二の修正手段、1
9は第一の修正手段16及び第二の修正手段18
の出力から電流ベクトル演算回路12の出力のう
ちのすべり角周波数或いはすべり角を修正する修
正回路である。
以下更に詳細に、各構成部分の実施例を示しな
がら説明する。
がら説明する。
第5図は、第4図実施例における電流ベクトル
演算回路12の一実施例を示す図である。図にお
いて、2つの乗算器120,122、加算器12
3及び関数発生器124によつて(1)式の演算を行
ない一次電流の絶対値|I1|を得る。一方、割算
器121によりIτ/IEを求め、これを関数発生器
125に入力すると(2)式のθτが得られ、基準量
R2/L2と乗算器126で掛算すると(3)式のωsが
得られる。又、微分器127を追加すればθτの微
分値ωτが得られ、積分器128を追加すればす
べり角周波数ωsの積分値、即ちすべり角が得ら
れる。
演算回路12の一実施例を示す図である。図にお
いて、2つの乗算器120,122、加算器12
3及び関数発生器124によつて(1)式の演算を行
ない一次電流の絶対値|I1|を得る。一方、割算
器121によりIτ/IEを求め、これを関数発生器
125に入力すると(2)式のθτが得られ、基準量
R2/L2と乗算器126で掛算すると(3)式のωsが
得られる。又、微分器127を追加すればθτの微
分値ωτが得られ、積分器128を追加すればす
べり角周波数ωsの積分値、即ちすべり角が得ら
れる。
第6図は、第4図実施例における電流ベクトル
演算回路12の他の一実施例を示し、この図では
すべり角周波数ωsの演算部分は第5図の実施例
と同一であるが、一次電流の絶対値|I1|と位相
θτを演算しない励磁分電流指令IE及びトルク分
電流指令Iτを出力している点が異なる。
演算回路12の他の一実施例を示し、この図では
すべり角周波数ωsの演算部分は第5図の実施例
と同一であるが、一次電流の絶対値|I1|と位相
θτを演算しない励磁分電流指令IE及びトルク分
電流指令Iτを出力している点が異なる。
第7図は、第4図実施例における可変周波数電
力変換装置の一実施例を示す図である。図におい
て20は3相交流電源、131は整流回路(電流
制御回路を含む)、132はインバータ回路(転
流制御回路を含む)及び133は直流リアクトル
である。この実施例では、一次電流の振幅|I1|
が整流回路131によつて制御され、一次電流の
位相θ1がインバータ回路132によつて制御され
る。
力変換装置の一実施例を示す図である。図におい
て20は3相交流電源、131は整流回路(電流
制御回路を含む)、132はインバータ回路(転
流制御回路を含む)及び133は直流リアクトル
である。この実施例では、一次電流の振幅|I1|
が整流回路131によつて制御され、一次電流の
位相θ1がインバータ回路132によつて制御され
る。
第8図は、第4図実施例における可変周波数電
力変換装置の他の一実施例を示す図である。図に
おいて、134はパルス幅制御方式(PWM方
式)によつて制御される電流制御形インバータ
(電流制御回路を含む)であり、この実施例では
一次電流の振幅|I1|及び位相θ1が同時に電流制
御形インバータで制御されるので3相瞬時電流指
令i1a、i1b、i1cが入力される。
力変換装置の他の一実施例を示す図である。図に
おいて、134はパルス幅制御方式(PWM方
式)によつて制御される電流制御形インバータ
(電流制御回路を含む)であり、この実施例では
一次電流の振幅|I1|及び位相θ1が同時に電流制
御形インバータで制御されるので3相瞬時電流指
令i1a、i1b、i1cが入力される。
第9図は、第4図実施例における関数発生回路
14の一実施例である。この図では、ωτ、
ωs′(後述の方法でωsを修正して得られるすべり
角周波数)及び誘導電動機8の回転角周波数ωr
を加算器140で加算した後、積分器141によ
り一次電流の位相θ1を発生する。回転角周波数
ωrは、回転検出器9として、たとえばタコジエ
ネレータやロータリーエンコーダを用いれば直接
検出することができる。
14の一実施例である。この図では、ωτ、
ωs′(後述の方法でωsを修正して得られるすべり
角周波数)及び誘導電動機8の回転角周波数ωr
を加算器140で加算した後、積分器141によ
り一次電流の位相θ1を発生する。回転角周波数
ωrは、回転検出器9として、たとえばタコジエ
ネレータやロータリーエンコーダを用いれば直接
検出することができる。
第10図は、第4図実施例における関数発生回
路14の他の一実施例である。この図では、θτ、
θs′(後述の方法でωsを修正して得られるすべり角
周波数を積分して得られるすべり角)及び誘導電
動機8の回転角θrを加算器143で加算すること
により一次電流の位相θ1を発生する。回転角θr
は、回転角周波数ωrを積分器142により積分
するか、又は回転検出器9として、たとえばレゾ
ルバを用いれば直接検出することができる。
路14の他の一実施例である。この図では、θτ、
θs′(後述の方法でωsを修正して得られるすべり角
周波数を積分して得られるすべり角)及び誘導電
動機8の回転角θrを加算器143で加算すること
により一次電流の位相θ1を発生する。回転角θr
は、回転角周波数ωrを積分器142により積分
するか、又は回転検出器9として、たとえばレゾ
ルバを用いれば直接検出することができる。
第11図は、第4図実施例における関数発生回
路14の他の一実施例であり、3相瞬時電流指令
i1a、i1b及びi1cを発生する回路である。(4)式のI1
をi1aとする、即、i1aを時式で表わす。
路14の他の一実施例であり、3相瞬時電流指令
i1a、i1b及びi1cを発生する回路である。(4)式のI1
をi1aとする、即、i1aを時式で表わす。
i1a=|I1|sniθ1 ………(6)
但し、
θ1=ωt+θτ=θr+θs+θτ
次に、i1a、i1b及びi1cは3相電流指令であるか
ら、i1bはi1aの位相を2/3πだけずらしたものに なるので、(6)式より次式が得られる。
ら、i1bはi1aの位相を2/3πだけずらしたものに なるので、(6)式より次式が得られる。
i1b=|I1|sin(θ1−2/3π) ………(7)
又、i1cは次式より得られる。
i1c=−(i1a+i1b) ………(8)
次に、第11図の関数発生回路の動作について
説明する。加算器144で、ωτ、すべり角周波
数ωs′及び誘導電動器8の回転角周波数ωrを加算
した後、V/F(電圧/周波数)コンバータ14
5によりωτ+ωs′+ωrの大きさに比例したパルス
列を得る。次にこのパルス列をカウンタ146で
カウントすることにより位相θ1のデイジタル量を
得る。そして、sinθ1及びsin(θ1−2/3π)の値を 記憶させた2つのMOR147,148のアドレ
スとして位相θ1を入力すると、位相θ1に対応した
2つの正弦波出力sinθ1及びsin(θ1−2/3π)が出 力されるので、これらの出力をそれぞれ乗算機能
をもつたD/Aコンバータ149,150に入力
して、一次電流の振幅|I1|と掛算すると、i1a
及びi1bが得られる。又、i1cはi1a及びi1bを反転加
算器151に入力することにより得られる。
説明する。加算器144で、ωτ、すべり角周波
数ωs′及び誘導電動器8の回転角周波数ωrを加算
した後、V/F(電圧/周波数)コンバータ14
5によりωτ+ωs′+ωrの大きさに比例したパルス
列を得る。次にこのパルス列をカウンタ146で
カウントすることにより位相θ1のデイジタル量を
得る。そして、sinθ1及びsin(θ1−2/3π)の値を 記憶させた2つのMOR147,148のアドレ
スとして位相θ1を入力すると、位相θ1に対応した
2つの正弦波出力sinθ1及びsin(θ1−2/3π)が出 力されるので、これらの出力をそれぞれ乗算機能
をもつたD/Aコンバータ149,150に入力
して、一次電流の振幅|I1|と掛算すると、i1a
及びi1bが得られる。又、i1cはi1a及びi1bを反転加
算器151に入力することにより得られる。
第12図は、第4図実施例における関数発生回
路14の他の一実施例である。まず、この回路の
演算内容について説明する。(6)、(7)式より次式が
得られる。
路14の他の一実施例である。まず、この回路の
演算内容について説明する。(6)、(7)式より次式が
得られる。
i1a=|I1|sin(θ0+θτ) ………(9)
i1b=|I1|sin(θ0+θτ−2/3π) ………(10)
但し、
θ0=ωt=(ωr+ωs)t
(9)式を展開すると次式を得る。
i1a=|I1|cosθτsinθ0
+|I1|sinθτcosθ0 ………(11)
ここで、第2図より次式が成り立つ、
|I1|cosθτ=IE、|I1|sinθτ=Iτ ………(12)
(11)、(12)式より
i1a=IEsinθ0+Iτcosθ0 ………(13)
次に(10)式を展開して、(12)式の関係を用いて整理
すると次式を得る。
すると次式を得る。
i1b=−1/2(IEsinθ0+Iτcosθ0)
+√3/2(−IEcosθ0+IEsinθ0) ………(14)
従つて、IE、Iτ、sinθ0及びcosθ0が与えられれ
ば、(13)、(14)及び(8)式よりi1a、i1b及びi1cが
得られる。第12図は、これらの演算を行なう回
路である。図において、152〜155は乗算
器、156,160は加算器、157は減算器、
158,159は係数器である。尚、図におい
て、sinθ0、cosθ0の発生回路及びi1cの演算部分は
省略されているが、これらは第11図に示した演
算回路と同様の回路によつて実現できる。
ば、(13)、(14)及び(8)式よりi1a、i1b及びi1cが
得られる。第12図は、これらの演算を行なう回
路である。図において、152〜155は乗算
器、156,160は加算器、157は減算器、
158,159は係数器である。尚、図におい
て、sinθ0、cosθ0の発生回路及びi1cの演算部分は
省略されているが、これらは第11図に示した演
算回路と同様の回路によつて実現できる。
第13図に、第4図実施例における検出手段1
5の一実施例を示す図であり、図においては、誘
導電動機8の内部に発生する二次磁束Φ2′を誘導
電動機8の一次電流及び一次電圧から演算してい
る。この検出回路は、誘導電動機8の一次電圧検
出器1501と一次電流検出器1502、3相/
2相変換器1503及び1504、磁束成分演算
器1505及び1506及び磁束絶対値演算器1
507より構成される。
5の一実施例を示す図であり、図においては、誘
導電動機8の内部に発生する二次磁束Φ2′を誘導
電動機8の一次電流及び一次電圧から演算してい
る。この検出回路は、誘導電動機8の一次電圧検
出器1501と一次電流検出器1502、3相/
2相変換器1503及び1504、磁束成分演算
器1505及び1506及び磁束絶対値演算器1
507より構成される。
誘導電動機の等価回路は周知のごとく、第14
図で示される。R1は一次巻線抵抗、11は一次巻
線漏れインダクタンス、R2は二次巻線抵抗、I2は
二次巻線漏れインダクタンス、Mは一次二次巻線
間の相互インダクタンス、V〓1は一次電圧ベクト
ル、I〓1は一次電流ベクトル、I〓2は二次電流ベクト
ル、Sはすべりである。第14図の等価回路か
ら、一次側の電圧と電流との関係について次式が
成り立つ。
図で示される。R1は一次巻線抵抗、11は一次巻
線漏れインダクタンス、R2は二次巻線抵抗、I2は
二次巻線漏れインダクタンス、Mは一次二次巻線
間の相互インダクタンス、V〓1は一次電圧ベクト
ル、I〓1は一次電流ベクトル、I〓2は二次電流ベクト
ル、Sはすべりである。第14図の等価回路か
ら、一次側の電圧と電流との関係について次式が
成り立つ。
V〓1=(R1+jω11)I〓1+jωM(I〓1+I〓2)
………(15) 二次磁束Φ〓2′は、二次電流による磁束(M+12)
I〓2と一次電流による磁束中、二次巻線に鎖交する
磁束MI〓1の和であるから(16)式となる。
………(15) 二次磁束Φ〓2′は、二次電流による磁束(M+12)
I〓2と一次電流による磁束中、二次巻線に鎖交する
磁束MI〓1の和であるから(16)式となる。
Φ〓2′=(M+12)I〓2+MI〓1 ………(16)
(15)、(16)式より次式を得る。但し、L1、
L2はそれぞれ一次、二次巻線の自己インダクタ
ンスであり、L1=M+I1、L2=M+12である。
L2はそれぞれ一次、二次巻線の自己インダクタ
ンスであり、L1=M+I1、L2=M+12である。
V〓1=R1I〓1+jω(L1−M2/L2)I〓1+jωM/L2Φ〓
2′ ………(17) ここで簡単のため、10=L1−M2/L2とおき、(17) 式を瞬時値に対する微分方程式に書き直し、実数
部(d軸成分)と虚数部(q軸成分)とに分ける
と、次の二式が得られる。
2′ ………(17) ここで簡単のため、10=L1−M2/L2とおき、(17) 式を瞬時値に対する微分方程式に書き直し、実数
部(d軸成分)と虚数部(q軸成分)とに分ける
と、次の二式が得られる。
これらを磁束に関して解くと次式が得られる。
二次磁束のd軸、q軸成分は(19)式で求めら
れるが、両成分は直交した軸上の成分だから、二
次磁束Φ2′の絶対値は(20)式で求めることがで
きる。
れるが、両成分は直交した軸上の成分だから、二
次磁束Φ2′の絶対値は(20)式で求めることがで
きる。
Φ2′=√2′-+2′2 ………(20)
第13図の回路は、以上の原理に基づいてお
り、検出器1501及び1502により3相の交
流電圧、交流電流がそれぞれ検出され、3相/2
相変換回路1503,1504により2相の電
圧、電流に変換される。3相/2相変換回路は、
公知の3相/2相変換である次式を計算するもの
である。
り、検出器1501及び1502により3相の交
流電圧、交流電流がそれぞれ検出され、3相/2
相変換回路1503,1504により2相の電
圧、電流に変換される。3相/2相変換回路は、
公知の3相/2相変換である次式を計算するもの
である。
磁束成分演算器1505,1506は(19)式
を計算し、磁束絶対値演算器1507は(20)式
を演算するものである。
を計算し、磁束絶対値演算器1507は(20)式
を演算するものである。
第15図は、第4図実施例における第一の修正
手段16の一実施例を示す図である。検出手段1
5より得られた二次磁束Φ2′が基準値発生回路1
7によつて与えられた二次磁束基準Φ2より大き
いときは、電流に対してすべりが小さいことを意
味するのですべり角周波数ωsが大きくなるよう
に補正する必要がある。逆に、検出された二次磁
束Φ2′が基準値Φ2より小さいときは、電流に対し
すべりが大きいことを意味するので、すべり角周
波数ωsが小さくなるように補正する必要がある。
従つて、検出された二次磁束Φ2′と二次磁束基準
Φ2との偏差をホールド機能(動作を一旦停止さ
せる機能)をもつた積分器161に入力すれば二
次抵抗の補正量ΔR21/R2(この値の意味について
は後述する)が得られる。積分器161にホール
ド機能が必要な理由は以下の通りである。即ち、
誘導電動機8の回転が低速になると(19)式にお
けるv1d、v1qの値が小さくなり、抵抗R1の温度
変化の影響が積分誤差の影響が大きくなり、二次
磁束Φ2′が正確に演算できなくなる。そのため、
低速域でも積分器161を動作させると間違つた
補正量ΔR21/R2を発生する。従つて、回転数が
所定値よりも低くなると積分器161にホールド
信号を発生するための回路162を用いることに
より、低速域では積分器161はホールド状態と
なり出力は一定に保たれる。
手段16の一実施例を示す図である。検出手段1
5より得られた二次磁束Φ2′が基準値発生回路1
7によつて与えられた二次磁束基準Φ2より大き
いときは、電流に対してすべりが小さいことを意
味するのですべり角周波数ωsが大きくなるよう
に補正する必要がある。逆に、検出された二次磁
束Φ2′が基準値Φ2より小さいときは、電流に対し
すべりが大きいことを意味するので、すべり角周
波数ωsが小さくなるように補正する必要がある。
従つて、検出された二次磁束Φ2′と二次磁束基準
Φ2との偏差をホールド機能(動作を一旦停止さ
せる機能)をもつた積分器161に入力すれば二
次抵抗の補正量ΔR21/R2(この値の意味について
は後述する)が得られる。積分器161にホール
ド機能が必要な理由は以下の通りである。即ち、
誘導電動機8の回転が低速になると(19)式にお
けるv1d、v1qの値が小さくなり、抵抗R1の温度
変化の影響が積分誤差の影響が大きくなり、二次
磁束Φ2′が正確に演算できなくなる。そのため、
低速域でも積分器161を動作させると間違つた
補正量ΔR21/R2を発生する。従つて、回転数が
所定値よりも低くなると積分器161にホールド
信号を発生するための回路162を用いることに
より、低速域では積分器161はホールド状態と
なり出力は一定に保たれる。
第16図は、第4図実施例における第二の修正
手段18と修正回路19の一実施例を示す図であ
る。図において、10はトルク分電流指令Iτの発
生器、180,181は乗算器、182,18
3,186は係数器、184は乗算器181の出
力から係数器186の出力を減ずる減算器、18
5は積分器、190は係数器183の出力、第一
の修正手段16の出力及び基準値1を加算する加
算器、及び191は電流ベクトル演算回路12の
出力のうちのすべり角周波数ωsと加算器190
の出力を乗算する乗算器である。次に、第二の修
正手段18の原理について説明する。ベクトル制
御される誘導電動機においては、二次回路に流れ
る電流はトルク分電流指令Iτに等しい。従つて、
二次回路に発生する二次銅損P2は、実際の二次
巻線抵抗値をR2′とすると次式で与えられる。
手段18と修正回路19の一実施例を示す図であ
る。図において、10はトルク分電流指令Iτの発
生器、180,181は乗算器、182,18
3,186は係数器、184は乗算器181の出
力から係数器186の出力を減ずる減算器、18
5は積分器、190は係数器183の出力、第一
の修正手段16の出力及び基準値1を加算する加
算器、及び191は電流ベクトル演算回路12の
出力のうちのすべり角周波数ωsと加算器190
の出力を乗算する乗算器である。次に、第二の修
正手段18の原理について説明する。ベクトル制
御される誘導電動機においては、二次回路に流れ
る電流はトルク分電流指令Iτに等しい。従つて、
二次回路に発生する二次銅損P2は、実際の二次
巻線抵抗値をR2′とすると次式で与えられる。
R2=R2′Iτ ………(22)
強制通風式の誘導電動機においては、二次導体
の温度変化値Δtは二次銅損P2はほぼ比例し、温
度変化特性は一次遅れ系で近似できることが知ら
れている。従つて、(22)式によつて二次銅損P2
が計算されれば、温度変化値Δtを求めることが
できる。
の温度変化値Δtは二次銅損P2はほぼ比例し、温
度変化特性は一次遅れ系で近似できることが知ら
れている。従つて、(22)式によつて二次銅損P2
が計算されれば、温度変化値Δtを求めることが
できる。
次に、温度がΔt変化したときの二次巻線抵抗
の変化率ΔR22/R2は、抵抗の温度係数をα0とし
たとき(23)式で表わされる。
の変化率ΔR22/R2は、抵抗の温度係数をα0とし
たとき(23)式で表わされる。
ΔR22/R2=α0Δt ………(23)
但し、R2は二次巻線抵抗基準値である。
第16図の第二の修正手段18は以上の原理に
基づいており、係数器182にR2の値をセツト
しておけば、係数器182の出力はR2Iτ2となる。
そこで乗算器181で、二次巻線抵抗基準値R2
に対する実際の二次巻線抵抗値R2′の比R2′/R2と
掛算すれば、乗算器181の出力はR2′Iτ2となり
(22)式より二次銅損P2が求まる(R2′/R2の値
の演算については後述する)。次に、二次銅損P2
と温度変化値Δtの関係が一次遅れ系で表わされ
ること、及び(23)式においてα0が定数であるこ
とから、二次銅損P2と二次巻線抵抗の変化率
ΔR22/R2の関係も一次遅れ系となる。係数器1
83,186、減算器184及び積分器185は
一次遅れ回路を構成しているので、係数器18
3,186のゲインを調整することにより、二次
銅損P2と二次巻線抵抗の変化率ΔR22/R2の関係
を正確に実現できる。以上のことから、二次銅損
による二次巻線抵抗の変化率ΔR22/R2が第二の
修正手段18によつて求めるこができる。
基づいており、係数器182にR2の値をセツト
しておけば、係数器182の出力はR2Iτ2となる。
そこで乗算器181で、二次巻線抵抗基準値R2
に対する実際の二次巻線抵抗値R2′の比R2′/R2と
掛算すれば、乗算器181の出力はR2′Iτ2となり
(22)式より二次銅損P2が求まる(R2′/R2の値
の演算については後述する)。次に、二次銅損P2
と温度変化値Δtの関係が一次遅れ系で表わされ
ること、及び(23)式においてα0が定数であるこ
とから、二次銅損P2と二次巻線抵抗の変化率
ΔR22/R2の関係も一次遅れ系となる。係数器1
83,186、減算器184及び積分器185は
一次遅れ回路を構成しているので、係数器18
3,186のゲインを調整することにより、二次
銅損P2と二次巻線抵抗の変化率ΔR22/R2の関係
を正確に実現できる。以上のことから、二次銅損
による二次巻線抵抗の変化率ΔR22/R2が第二の
修正手段18によつて求めるこができる。
さて、実際の二次巻線抵抗は二次銅損P2ばか
りでなく、周囲温度変化によつても変化する。第
二の修正手段18では周囲温度変化に対しては修
正を行なわないが、第一の修正手段16は二次巻
線抵抗が変化さえすれば修正を行なう。但し、第
一の修正手段16は低速域では動作しない。そこ
で、これら2つの修正手段16,18を並用す
る。すると、温度変化による二次巻線抵抗の変化
分のうち、周囲温度変化による変化分は第一の修
正手段16で補正され、二次銅損P2による変化
分は第二の修正手段18で補正される。さらに、
低速域において第一の修正手段16が動作しなく
なつたとしても、第一の修正手段16が周囲温度
による二次巻線抵抗の変化分のみを修正している
ことを考慮すれば、周囲温度が急変する場合はほ
とんどないので、問題にはならない。修正回路1
9は以上の原理より構成されている。即ち、実際
の二次巻線抵抗R2′を次式のように表わす。
りでなく、周囲温度変化によつても変化する。第
二の修正手段18では周囲温度変化に対しては修
正を行なわないが、第一の修正手段16は二次巻
線抵抗が変化さえすれば修正を行なう。但し、第
一の修正手段16は低速域では動作しない。そこ
で、これら2つの修正手段16,18を並用す
る。すると、温度変化による二次巻線抵抗の変化
分のうち、周囲温度変化による変化分は第一の修
正手段16で補正され、二次銅損P2による変化
分は第二の修正手段18で補正される。さらに、
低速域において第一の修正手段16が動作しなく
なつたとしても、第一の修正手段16が周囲温度
による二次巻線抵抗の変化分のみを修正している
ことを考慮すれば、周囲温度が急変する場合はほ
とんどないので、問題にはならない。修正回路1
9は以上の原理より構成されている。即ち、実際
の二次巻線抵抗R2′を次式のように表わす。
R2′=R2+ΔR21+ΔR22 ………(24)
但し、ΔR21は周囲温度変化による二次巻線抵
抗の変化分 ΔR22は二次銅損P2による二次巻線抵抗変化分 (24)式の両辺を基準値R2で割ると次式を得
る。
抗の変化分 ΔR22は二次銅損P2による二次巻線抵抗変化分 (24)式の両辺を基準値R2で割ると次式を得
る。
R2′/R2=1+ΔR21/R2+ΔR22/R2 ………(25)
第二項のΔR21/R2、第三項のΔR22/R2はそれ
ぞれ第一の修正手段16及び第二の修正手段18
の出力として与えられるから、加算器190によ
り(25)式の演算を行なえば、二次巻線抵抗基準
値R2に対する実線の二次巻線抵抗値R2′の比R2′/
R2が得られる。そこで、乗算器191により、
(5)式の乗算を行なえば修正されたすべり角周波数
ωs′が得られる。
ぞれ第一の修正手段16及び第二の修正手段18
の出力として与えられるから、加算器190によ
り(25)式の演算を行なえば、二次巻線抵抗基準
値R2に対する実線の二次巻線抵抗値R2′の比R2′/
R2が得られる。そこで、乗算器191により、
(5)式の乗算を行なえば修正されたすべり角周波数
ωs′が得られる。
なお、第6図の実施例では二次銅損P2の演算
に、トルク分電流の指令値を用いたが、二次電流
の計測値を使用しても同様の効果を奏することは
いうまでもない。
に、トルク分電流の指令値を用いたが、二次電流
の計測値を使用しても同様の効果を奏することは
いうまでもない。
また、第二の修正手段18において、温度上昇
を一次系で近似する場合に限らず、二次系或いは
非線形の特性を持つた系で近似することも可能で
ある。
を一次系で近似する場合に限らず、二次系或いは
非線形の特性を持つた系で近似することも可能で
ある。
以上のように、この発明によれば、誘導電動機
の二次磁束の基準値と検出値の誤差或いは起電力
の基準値と検出値の誤差に基づいて二次巻線抵抗
値を推定する第一の修正手段16と二次銅損から
二次巻線抵抗を推定する第二の修正手段18を並
用した構成としたので、停止状態も含めた全速度
域で温度変化によるトルク制御誤差を、温度セン
サ等の特殊なセンサを必要とせずに補正できると
いう効果がある。
の二次磁束の基準値と検出値の誤差或いは起電力
の基準値と検出値の誤差に基づいて二次巻線抵抗
値を推定する第一の修正手段16と二次銅損から
二次巻線抵抗を推定する第二の修正手段18を並
用した構成としたので、停止状態も含めた全速度
域で温度変化によるトルク制御誤差を、温度セン
サ等の特殊なセンサを必要とせずに補正できると
いう効果がある。
第1図は、従来の誘導電動機のトルク制御装置
のブロツク図、第2図は、第1図に示す装置の動
作のベクトル図、第3図は第1図に示す装置のす
べり角周波数補正回路のブロツク図、第4図はこ
の発明の一実施例による誘導電動機のトルク制御
装置のブロツク図、第5図及び第6図は、第4図
に示す装置に含まれる電流ベクトル演算回路の実
施例を示すブロツク図、第7図及び第8図は、第
4図に示す装置に含まれる可変周波数電力変換装
置の実施例を示すブロツク図、第9図、第10
図、第11図及び第12図は、第4図に示す装置
に含まれる関数発生回路の実施例を示すブロツク
図、第13図は、第4図に示す装置に含まれる検
出手段の一実施例を示すブロツク図、第14図は
誘導電動機の等価回路、第15図は、第4図に示
す装置に含まれる第一の修正手段の一実施例を示
すブロツク図、第16図は、第4図に示す装置に
含まれる第二の修正手段及び修正回路のブロツク
図である。 8……誘導電動機、9……回転検出器、10…
…トルク指令発生器又はトクル分電流指令発生
器、11……二次磁束指令発生器又は励磁分電流
指令発生器、12……電流ベクトル演算回路、1
3……可変周波数電力変換装置、14……関数発
生回路、15……検出手段、16……第一の修正
手段、17……基準値発生回路、18……第二の
修正手段、19……修正回路、20……3相交流
電源、なお各図中の同一符号は同一または相当部
分を示す。
のブロツク図、第2図は、第1図に示す装置の動
作のベクトル図、第3図は第1図に示す装置のす
べり角周波数補正回路のブロツク図、第4図はこ
の発明の一実施例による誘導電動機のトルク制御
装置のブロツク図、第5図及び第6図は、第4図
に示す装置に含まれる電流ベクトル演算回路の実
施例を示すブロツク図、第7図及び第8図は、第
4図に示す装置に含まれる可変周波数電力変換装
置の実施例を示すブロツク図、第9図、第10
図、第11図及び第12図は、第4図に示す装置
に含まれる関数発生回路の実施例を示すブロツク
図、第13図は、第4図に示す装置に含まれる検
出手段の一実施例を示すブロツク図、第14図は
誘導電動機の等価回路、第15図は、第4図に示
す装置に含まれる第一の修正手段の一実施例を示
すブロツク図、第16図は、第4図に示す装置に
含まれる第二の修正手段及び修正回路のブロツク
図である。 8……誘導電動機、9……回転検出器、10…
…トルク指令発生器又はトクル分電流指令発生
器、11……二次磁束指令発生器又は励磁分電流
指令発生器、12……電流ベクトル演算回路、1
3……可変周波数電力変換装置、14……関数発
生回路、15……検出手段、16……第一の修正
手段、17……基準値発生回路、18……第二の
修正手段、19……修正回路、20……3相交流
電源、なお各図中の同一符号は同一または相当部
分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 誘導電動機の回転を検出して回転角周波数を
発生する回転検出器と、前記誘導電動機を可変周
波数で駆動制御する可変周波数電力変換装置と、
前記誘導電動機に供給する一次電流を、トルク指
令値及び磁束指令値に従つて少なくとも前記誘導
電動機の二次巻線抵抗の基準値に基いた関数関係
を持つてベクトル量として演算し、少なくともす
べり周波数を出力する電流ベクトル演算回路と、
前記電流ベクトル演算回路の出力及び前記回転検
出器の出力を入力し、前記可変周波数電力変換装
置へ制御信号を出力する関数発生回路と、前記誘
導電動機中で発生する磁束を検出する検出手段
と、磁束指令値と前記検出手段によつて検出した
前記誘導電動機中の磁束の実際値との偏差が零と
なるように前記電流ベクトル演算回路の出力であ
るすべり周波数を修正する第一の修正手段と、二
次銅損から前記誘導電動機の二次導体温度変化値
を推定する熱モデルと、前記二次導体温度変化値
から前記誘導電動機の二次巻線抵抗の実際値を推
定し、前記二次巻線抵抗の基準値を前記実際値と
一致するように修正する第二の修正手段とを備え
た誘導電動機の制御装置。 2 誘導電動機の回転を検出して回転角周波数を
発生する回転検出器と、前記誘導電動機を可変周
波数で駆動制御する可変周波数電力変換装置と、
前記誘導電動機に供給する一次電流をトルク指令
値及び磁束指令値に従つて少なくとも前記誘導電
動機の二次巻線抵抗の基準値に基いた関数関係を
持つてベクトル量として演算し、少なくともすべ
り周波数を出力する電流ベクトル演算回路と、前
記電流ベクトル演算回路の出力及び前記回転検出
器の出力を入力し、前記可変周波数電力変換装置
へ制御信号を出力する関数発生回路と、前記誘導
電動機中で発生する逆起電力を検出する検出手段
と、逆起電力指令値と前記検出手段によつて検出
した前記誘導電動機の逆起電力の実際値との偏差
が零となるように前記電流ベクトル演算回路の出
力であるすべり周波数を修正する第一の修正手段
と、二次銅損から前記誘導電動機の二次導体温度
変化値を推定する熱モデルと、前記二次導体温度
変化値から前記誘導電動機の二次巻線抵抗の実際
値を推定し、前記二次巻線抵抗の基準値を前記実
際値と一致するように修正する第二の修正手段と
を備えた誘導電動機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57090135A JPS58207894A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 誘導電動機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57090135A JPS58207894A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 誘導電動機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58207894A JPS58207894A (ja) | 1983-12-03 |
JPH0239193B2 true JPH0239193B2 (ja) | 1990-09-04 |
Family
ID=13990060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57090135A Granted JPS58207894A (ja) | 1982-05-25 | 1982-05-25 | 誘導電動機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58207894A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11003170B2 (en) | 2018-04-12 | 2021-05-11 | Fanuc Corporation | Parameter determination support device, and non-transitory computer-readable medium encoded with program |
-
1982
- 1982-05-25 JP JP57090135A patent/JPS58207894A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11003170B2 (en) | 2018-04-12 | 2021-05-11 | Fanuc Corporation | Parameter determination support device, and non-transitory computer-readable medium encoded with program |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS58207894A (ja) | 1983-12-03 |
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