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JPH06315291A - Magnetic flux position calculation method of induction motor and control method using it - Google Patents

Magnetic flux position calculation method of induction motor and control method using it

Info

Publication number
JPH06315291A
JPH06315291A JP5102155A JP10215593A JPH06315291A JP H06315291 A JPH06315291 A JP H06315291A JP 5102155 A JP5102155 A JP 5102155A JP 10215593 A JP10215593 A JP 10215593A JP H06315291 A JPH06315291 A JP H06315291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
motor
magnetic flux
current
value
voltage
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.)
Pending
Application number
JP5102155A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Okuyama
俊昭 奥山
Yoshinao Iwaji
善尚 岩路
Takashi Ikimi
高志 伊君
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi 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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5102155A priority Critical patent/JPH06315291A/en
Priority to TW083102243A priority patent/TW291623B/zh
Priority to DE4413809A priority patent/DE4413809C2/en
Priority to KR1019940008851A priority patent/KR940025152A/en
Priority to CN94104845A priority patent/CN1042184C/en
Publication of JPH06315291A publication Critical patent/JPH06315291A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、誘導電動機の速度制御に関し、零速
度近傍を含めて高精度速度制御を可能にし、速度センサ
付きと同等の性能を有する速度センサなしのベクトル制
御方法を提供することにある。 【構成】誘導電動機のベクトル制御装置の内部に、電動
機の漏れインダクタンスを測定して磁束の位置を検出す
る磁束位置演算器を設け、磁束の位置を正確に推定する
ことにより達成される。 【効果】誘導電動機の一次抵抗の影響を受けずに、電動
機内の磁束の位置を推定することができるため、磁束位
置を基準としたベクトル制御が可能となり、零速度近傍
を含めて高精度な速度、およびトルク制御が実現でき
る。
(57) [Summary] [Object] The present invention relates to a speed control of an induction motor, which enables high-accuracy speed control including near zero speed, and has a speed sensor-less vector control method having equivalent performance. To provide. This is achieved by providing a magnetic flux position calculator for measuring the leakage inductance of the electric motor and detecting the position of the magnetic flux inside the vector control device of the induction motor, and accurately estimating the position of the magnetic flux. [Effect] Since the position of the magnetic flux in the electric motor can be estimated without being affected by the primary resistance of the induction motor, vector control based on the magnetic flux position becomes possible, and highly accurate including near zero speed. Speed and torque control can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、インバータ等の電力変
換器により電動機を速度制御する装置であって、特に極
低速度から広い速度範囲にわたり高精度制御が行える交
流電動機の速度制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for controlling the speed of an electric motor by means of a power converter such as an inverter, and more particularly to a method for controlling the speed of an AC electric motor capable of performing highly accurate control over an extremely low speed to a wide speed range.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、鉄鋼圧延機駆動やFA用サーボド
ライブ等に広く用いられている、すべり周波数制御形ベ
クトル制御法は、すべり周波数の指令値と実回転速度の
和に応じて、インバータ出力周波数を制御する方式のた
め、電動機取付けの速度センサが必須であり、適用にあ
たってはそれだけ制約を受ける。このため、速度センサ
を用いない高精度速度制御法がいくつか発表されている
(例えば、平成3年電気学会全国大会、シンポジウム
S.9「誘導機速度センサレスベクトル制御適用の現状
と課題」)。しかし、いずれの方法も、電動機の回転に
伴う誘導起電力に基づいて回転速度を推定するため、回
転速度が零に近く、起電力が微小となる範囲では、一次
抵抗降下の影響により速度推定精度が劣化し、速度およ
びトルクの制御精度が不足する問題がある。
2. Description of the Related Art At present, a slip frequency control type vector control method, which is widely used for driving steel rolling mills, FA servo drives, etc., uses an inverter output according to the sum of a slip frequency command value and an actual rotation speed. Since the frequency is controlled, a speed sensor attached to an electric motor is indispensable, and the application is restricted accordingly. For this reason, some high-accuracy speed control methods that do not use speed sensors have been announced (for example, 1993 S. 9th Annual Meeting of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Symposium S. 9 "Current status and problems of applying induction motor speed sensorless vector control"). However, both methods estimate the rotation speed based on the induced electromotive force associated with the rotation of the motor.Therefore, in the range where the rotation speed is close to zero and the electromotive force is small, the speed estimation accuracy is affected by the primary resistance drop. Is deteriorated and the control accuracy of speed and torque is insufficient.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記の他に一次抵抗降
下の影響を受けずに制御する方法として、電動機内部に
サーチコイルを備える方法や、電動機電圧、電流の第3
次調波成分を検出する方法、あるいは電動機のスロット
高調波電圧を検出する方法がある。しかし、いずれの方
法も、電動機の回転に伴う一次鎖交磁束の変化に基づく
起電力を検出する点で、前述の方法と同様であり、零速
度近くでは起電力が小さいために、検出電圧に重畳され
るインバータからの高調波リプルに対してS/N比が低
下し、同様に高精度制御が難しい。また、いずれの方法
も、電動機構造が特殊化することが難点である。
In addition to the above, as a method of controlling without being affected by the primary resistance drop, there is provided a method of providing a search coil inside the motor, a third method of controlling the voltage and current of the motor.
There is a method of detecting the next harmonic component or a method of detecting the slot harmonic voltage of the electric motor. However, both methods are similar to the above-mentioned method in that the electromotive force based on the change in the primary interlinkage magnetic flux due to the rotation of the electric motor is detected, and the electromotive force is small near zero speed. The S / N ratio decreases with respect to the harmonic ripple from the superimposed inverter, and similarly high-precision control is difficult. Further, both methods have a drawback that the electric motor structure is specialized.

【0004】本発明の目的は、上述の問題を解決し、零
速度近傍を含めて高精度速度制御を可能にし、速度セン
サ付きと同等の性能を有する速度センサなしベクトル制
御装置を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a vector controller without a speed sensor, which enables high-accuracy speed control including near zero speed and has the same performance as that with a speed sensor. is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、インバータの出力電圧指令値に正弦波交流電圧を重
畳し、これに応じて流れる電動機電流成分を検出し、該
交流電圧と電流から電動機巻線の漏れインダクタンスを
計測する。巻線と電動機磁束の位置関係により、インダ
クタンス値が変化する現象に基づいて、インダクタンス
値より磁束位置(回転角)を推定し、この推定磁束を基
準としてインバータ出力電圧位相を制御し、電動機電流
の励磁分とトルク分(二次電流相当)を制御するように
したものである。
In order to achieve the above object, a sine wave AC voltage is superposed on an output voltage command value of an inverter, and a motor current component flowing in response to the sine wave AC voltage is detected. Measure the leakage inductance of the motor winding. Based on the phenomenon that the inductance value changes due to the positional relationship between the winding and the motor magnetic flux, the magnetic flux position (rotation angle) is estimated from the inductance value, and the inverter output voltage phase is controlled based on this estimated magnetic flux to control the motor current The excitation component and the torque component (corresponding to the secondary current) are controlled.

【0006】[0006]

【作用】電動機内部には電動機電圧/電流に応じて磁束
が生じる。このため、磁束が通過する鉄心部分は磁気飽
和を起こす(飽和度が高い)。一次巻線が収納されるテ
ィース部分についても同様であって、磁束の方向に位置
する部分は飽和度が高い。一次巻線の漏れインダクタン
スは、このティース部の磁気飽和の影響を受け変化す
る。そこで、前述のようにして、電動機電圧に基本波成
分とは別の交流電圧を重畳し、これにより流れる電流と
前記交流電圧の関係から、巻線のインダクタンスを計測
し、このインダクタンスの変化から磁束の位置(回転
角)を推定する。この磁束位置を座標基準としてインバ
ータ出力電圧/電流を制御することにより、電動機のト
ルクと磁束の非干渉制御(ベクトル制御)を行う。
Function: A magnetic flux is generated inside the motor according to the voltage / current of the motor. Therefore, magnetic saturation occurs in the iron core portion through which the magnetic flux passes (high saturation). The same applies to the teeth portion in which the primary winding is housed, and the portion located in the magnetic flux direction has a high degree of saturation. The leakage inductance of the primary winding changes under the influence of the magnetic saturation of the teeth. Therefore, as described above, an AC voltage different from the fundamental wave component is superimposed on the motor voltage, the inductance of the winding is measured from the relationship between the current flowing thereby and the AC voltage, and the change in this inductance causes the magnetic flux to change. The position (rotation angle) of is estimated. By controlling the inverter output voltage / current with this magnetic flux position as the coordinate reference, non-interference control (vector control) between the torque of the electric motor and the magnetic flux is performed.

【0007】これにより、磁束に対するトルクの干渉性
(磁束変動)を防止できるため、すべり周波数、および
回転速度の推定精度を高めることができ、高精度速度制
御が行える。
As a result, since the interference of the torque with respect to the magnetic flux (flux fluctuation) can be prevented, the estimation accuracy of the slip frequency and the rotation speed can be improved, and high-accuracy speed control can be performed.

【0008】[0008]

【実施例】本発明を速度センサなしベクトル制御システ
ムに適用する場合の一実施例について、図1を用いて説
明する。同図において、1は電圧指令v1*に比例した電
圧を出力するインバータ、2は誘導電動機、3は電流指
令i1d*,i1q*および出力周波数指令ω1*に基づいて、
電圧指令v1d*,v1q*を出力する電圧指令演算器、4は
1d*,v1q*から三相電圧指令v1*を演算する座標変換
器、5はv1*をパルス幅変調信号に変換し、インバータ
出力電圧をPWM制御するPWM信号発生器、6は電動
機電流を検出する電流検出器、7は電動機電流を回転磁
界座標に変換し、励磁電流i1dとトルク電流i1qを検出
する電流成分検出器、8はトルク電流指令i1q* とi1q
の差を増幅し、周波数指令ω1*を出力する電流調節器、
9は励磁電流指令iid*とi1dの差を増幅し、出力をv
1d*に加算する電流調節器、10はω1*を積分し、位相
基準信号θ*を出力する位相演算器、11は速度指令ωr
*を出力する速度指令回路、12はi1qに基づいてすべ
り周波数ωs を推定するすべり周波数演算器、13はω
r*と速度推定値ωr^の差に応じてi1q*を出力し速度制
御を行う速度調節器、14はv1d*,v1q*に正弦波信号
1d″,v1q″を加算し、これにより流れるi1dの成分
に基づいて、電動機磁束位置φ1 を推定する磁束位置演
算器である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention applied to a vector control system without a speed sensor will be described with reference to FIG. In the figure, 1 is an inverter that outputs a voltage proportional to the voltage command v 1 *, 2 is an induction motor, and 3 is a current command i 1d *, i 1q * and an output frequency command ω 1 *
Voltage command calculator that outputs voltage commands v 1d *, v 1q *, 4 is a coordinate converter that calculates three-phase voltage command v 1 * from v 1d *, v 1q *, 5 is pulse width modulation of v 1 * A PWM signal generator that converts the signal into a signal and performs PWM control of the inverter output voltage, 6 is a current detector that detects a motor current, and 7 is a converter that converts the motor current into a rotating magnetic field coordinate. The exciting current i 1d and the torque current i 1q are converted. Current component detector to detect, 8 is torque current command i 1q * and i 1q
, A current controller that amplifies the difference between and outputs the frequency command ω 1 *,
9 amplifies the difference between the exciting current commands i id * and i 1d , and outputs v
A current controller for adding to 1d *, 10 is a phase calculator for integrating ω 1 *, and outputs a phase reference signal θ *, 11 is a speed command ω r
A speed command circuit that outputs *, 12 is a slip frequency calculator that estimates the slip frequency ω s based on i 1q , and 13 is ω
A speed regulator that outputs i 1q * according to the difference between r * and the estimated speed value ω r ^ to control the speed. 14 adds sine wave signals v 1d ″, v 1q ″ to v 1d *, v 1q * Then, it is a magnetic flux position calculator that estimates the magnetic flux position φ 1 of the electric motor based on the component of i 1d flowing thereby.

【0009】次に、この制御システムの動作について述
べる。部品番号14を除く、1〜13の部分についての
詳細は、電気学会論文の奥山,藤本、他「誘導電動機の
速度・電圧センサレスベクトル制御法」、電学論D,10
7,2,pp191−198(昭62年)に記述されているので、ここ
では概要を述べる。
Next, the operation of this control system will be described. For details of the parts 1 to 13 except for part number 14, see Okuyama, Fujimoto et al. In the Institute of Electrical Engineers of Japan “Velocity / voltage sensorless vector control method for induction motors”, D.
7, 2, pp 191-198 (1962), an outline is given here.

【0010】システムは大きく三つの部分に分けられ
る。第1の部分は出力電圧制御部であり、電圧指令演算
器3,座標変換器4、およびパルス幅変調器5で構成さ
れる。図2に電動機電圧v1と電流i1のベクトル図を示
す。ここで、d−q軸は同期速度ω1で回転する直交座
標である。v1 は図示のように誘導起電力e1′と、漏
れインピーダンス降下(r11,ω1(l1+l2′)
1)の和で与えられる。そこで、v1の各軸成分の指令
値v1d*,v1q*が数1に従い、e1′の指令値e1′*
(=ω1*(M/L2)Φ2d*)、および漏れインピーダン
ス降下の推定値に基づいて演算される。
The system is roughly divided into three parts. The first part is an output voltage controller, which is composed of a voltage command calculator 3, a coordinate converter 4, and a pulse width modulator 5. FIG. 2 shows a vector diagram of the motor voltage v 1 and the current i 1 . Here, the dq axes are Cartesian coordinates that rotate at the synchronous speed ω 1 . v 1 is the induced electromotive force e 1 ′ and the leakage impedance drop (r 1 i 1 , ω 1 (l 1 + l 2 ′) as shown in the figure.
It is given by the sum of i 1 ). Therefore, v command value of each axis component of 1 v 1d *, v 1q * according the number 1, 'command value e 1 of' e 1 *
(= Ω 1 * (M / L 2 ) Φ 2d *) and the leakage impedance drop estimated value.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】さらに、座標変換器4において、v1d*,
1q*から三相の電圧指令値v1*が演算される。各相信
号は、互いに120°ずつ位相が異なるのみであるか
ら、u相電圧指令vu*のみを示せば、数2である。
Further, in the coordinate converter 4, v 1d *,
A three-phase voltage command value v 1 * is calculated from v 1q *. Since the respective phase signals differ only by 120 ° in phase from each other, if only the u-phase voltage command v u * is shown, then the equation 2 is obtained.

【0013】[0013]

【数2】 [Equation 2]

【0014】さらに、パルス幅変調5において、v1*が
パルス幅変調信号に変換され、これに応じてインバータ
1の出力電圧が制御される。このようにして、インバー
タ出力電圧の基本波成分瞬時値v1がv1*に比例して制
御され、v1はv1d*,v1q*、およびθ* に基づいて制
御される。このとき、前述の漏れインピーダンス降下推
定値が実際値と一致しておれば、e1′ の実際値はその
指令値e1′*に一致し、その向きはq軸と一致する。こ
の条件において、位相基準θ* は、実磁束ベクトル(e
1′に直交)の固定子u相軸からの回転角θと一致し、
θ*は、磁束の回転角θに等価なものとなる。
Further, in the pulse width modulation 5, v 1 * is converted into a pulse width modulation signal, and the output voltage of the inverter 1 is controlled accordingly. In this way, the fundamental wave component instantaneous value v 1 of the inverter output voltage is controlled in proportion to v 1 *, and v 1 is controlled based on v 1d *, v 1q *, and θ *. At this time, if I match the leakage impedance drop estimate the actual value of the above, 'the actual value of the command value e 1' e 1 matches *, its orientation coincides with the q-axis. Under this condition, the phase reference θ * is the actual magnetic flux vector (e
( Orthogonal to 1 ') and the rotation angle θ from the stator u phase axis,
θ * is equivalent to the rotation angle θ of the magnetic flux.

【0015】第2の部分は、電流制御部であり、電流検
出器6,電流成分検出器7、および二つの電流調節器
8,9から構成される。
The second part is a current controller, which is composed of a current detector 6, a current component detector 7, and two current regulators 8 and 9.

【0016】前述のようにe1′ の向きがq軸に一致す
る条件においては、電流成分検出器7において、数3に
従い演算されるi1d,i1qはそれぞれ励磁電流i0′ お
よび二次電流i2′に一致したものとなる。
As described above, under the condition that the direction of e 1 ′ coincides with the q-axis, the current component detector 7 calculates i 1d and i 1q as the exciting current i 0 ′ and the secondary current, respectively. It matches the current i 2 ′.

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】従って、電流調節器9により、i1dの制御
偏差に応じてv1d* を修正することにより、i0′はi
1d*に一致するように制御される。このとき電動機磁束
量はi1d* に比例して制御される。また、電流調節器8
により、i1qの制御偏差に応じてω1*およびe1′*(=
ω1*(M/L22d*)が制御され、これによりi2′は
1q*に一致するように制御される。このとき、電動機
発生トルクτeは、数4で示され、i1q*に比例する。
Therefore, by correcting v 1d * according to the control deviation of i 1d by the current regulator 9, i 0 ′ is i
Controlled to match 1d *. At this time, the magnetic flux of the motor is controlled in proportion to i 1d *. In addition, the current regulator 8
Therefore , depending on the control deviation of i 1q , ω 1 * and e 1 ′ * (=
ω 1 * (M / L 2 ) Φ 2d *) is controlled so that i 2 ′ is controlled to match i 1q *. At this time, the electric motor generated torque τ e is expressed by Equation 4, and is proportional to i 1q *.

【0019】[0019]

【数4】 [Equation 4]

【0020】第3の部分は、速度制御部であり、速度指
令回路11,すべり周波数演算器12、および速度調節
器13から構成される。演算器12において、数5に従
い、すべり周波数の推定値ωs^が演算される。
The third part is a speed controller, which is composed of a speed command circuit 11, a slip frequency calculator 12, and a speed controller 13. In the calculator 12, the estimated value ω s ^ of the slip frequency is calculated according to Equation 5.

【0021】[0021]

【数5】 [Equation 5]

【0022】次に、ω1*からωs^を差し引き速度推定
値ωr^を求め、速度調節器13において速度指令値ωr
*とωr^の差に基づいて、i1q*が演算される。このよ
うにして、i1qおよびトルクτeが制御される結果、ωr
^がωr*に一致するように速度制御が行われる。
Next, ω s ^ is subtracted from ω 1 * to obtain the estimated speed value ω r ^, and the speed command value ω r is calculated in the speed controller 13.
I 1q * is calculated based on the difference between * and ω r ^. In this way, as a result of controlling i 1q and torque τ e , ω r
Speed control is performed so that ^ matches ω r *.

【0023】以上が、速度センサなしベクトル制御の基
本動作である。ところで、この方式では、運転周波数が
1Hz以上の範囲では、十分な精度で速度制御が行える。
ところが、1Hz以下の低周波数範囲では、回転速度およ
びトルクの制御精度が劣化する。この問題は、電動機一
次抵抗r1 の変動が主原因と考えられる。すなわち、電
動機の温度変化などにより、r1 が変動すると、数1で
用いた一次抵抗降下の推定値(r1*i1*)と実際の一次
抵抗降下(r11)は一致しなくなる。このとき、
1′の実際値はその指令値e1′*から変動し、e1′の
向きはq軸と一致しなくなる。周波数が低く、e1′が
微小となる条件では、電圧v1に占める一次抵抗降下の
割合が増加するため、この傾向が顕著となる。このよう
にして、低周波数運転では、一次抵抗変動(一次抵抗降
下の推定誤差)により、e1′がq軸から「ずれ」を持
つようになる。このとき、位相基準θ* は実際の磁束位
相θと一致せず、ベクトル制御が不完全となり、トルク
τeはi1q*に比例しなくなる。また、トルク(i1q)に
関係して磁束Φ2dが変動するようになるため、数5に従
い演算されるωs^にも推定誤差を生じ、ωr^にも誤差
を生じる。以上の結果、速度とトルクの制御精度が劣化
する。
The above is the basic operation of the vector control without speed sensor. By the way, according to this method, speed control can be performed with sufficient accuracy in an operating frequency range of 1 Hz or higher.
However, in the low frequency range of 1 Hz or less, the rotational speed and torque control accuracy deteriorates. It is considered that this problem is mainly caused by the fluctuation of the motor primary resistance r 1 . That is, when r 1 fluctuates due to a change in the temperature of the electric motor, the estimated primary resistance drop (r 1 * i 1 *) used in Equation 1 does not match the actual primary resistance drop (r 1 i 1 ). . At this time,
'actual value of the command value e 1' e 1 varied from *, the orientation of e 1 'is not match the q-axis. Under the condition that the frequency is low and e 1 ′ is small, the proportion of the primary resistance drop in the voltage v 1 increases, and this tendency becomes remarkable. In this way, in low frequency operation, e 1 ′ has a “deviation” from the q axis due to primary resistance fluctuation (estimation error of primary resistance drop). At this time, the phase reference θ * does not match the actual magnetic flux phase θ, vector control becomes incomplete, and the torque τ e is no longer proportional to i 1q *. Further, since the magnetic flux Φ 2d is changed in relation to the torque (i 1q ), an estimation error also occurs in ω s ^ calculated according to Equation 5, and an error also occurs in ω r ^. As a result, the speed and torque control accuracy deteriorates.

【0024】以上の問題は、速度センサなしベクトル制
御に共通しており、対策法として前述したように種々の
方法が提案されているが、抜本的方法はないのが現状で
ある。そこで本発明では、磁束位置演算器14を付加
し、上述の問題を解決する。図3に、磁束位置演算器1
4の演算内容の概要を示す。同図において、31は二相
正弦波信号(sinωt,cosωt)を出力する信号発生
器、32は信号(sinωt)を入力し、モード1,2,3
に応じて(1/√2)sinωt,(1/√2)sinωt,sin
ωtの信号を出力するスイッチ回路、33はモード1,
2,3に応じて(1/√2)sinωt,−(1/√2)sinω
t,0の信号を出力するスイッチ回路、33,34は電
流i1dと信号sinωt,cosωtをそれぞれ乗算する乗算
器、36,37は乗算器34,35の出力を積分する積
分器、38は積分器36,37の出力値に基づいて各モ
ードにおけるインダクタンス値Lσ1,Lσ2,Lσ3
計測するインダクタンス演算器、39は各Lσに基づい
て、電動機磁束の位置角φ1 を演算する演算器である。
The above problems are common to the vector control without a speed sensor, and various methods have been proposed as countermeasures as described above, but there is currently no drastic method. Therefore, in the present invention, the magnetic flux position calculator 14 is added to solve the above problem. The magnetic flux position calculator 1 is shown in FIG.
An outline of the calculation contents of 4 is shown. In the figure, 31 is a signal generator that outputs a two-phase sine wave signal (sin ωt, cos ωt), 32 is a signal (sin ωt) input, and mode 1, 2, 3
According to (1 / √2) sinωt, (1 / √2) sinωt, sin
A switch circuit for outputting a signal of ωt, 33 is a mode 1,
Depending on 2, 3 (1 / √2) sinωt, − (1 / √2) sinω
Switch circuits that output signals t and 0, 33 and 34 are multipliers that multiply the current i 1d by the signals sin ωt and cos ωt, 36 and 37 are integrators that integrate the outputs of the multipliers 34 and 35, and 38 is an integral An inductance calculator that measures the inductance values Lσ 1 , Lσ 2 and Lσ 3 in each mode based on the output values of the devices 36 and 37, and 39 is a calculator that calculates the position angle φ 1 of the magnetic flux of the motor based on each Lσ Is.

【0025】次に、演算内容について述べる。先ず、基
本となる磁束位置角φ1 の推定原理について述べる。図
4は誘導電動機のモデルを示す。磁束が電動機内部で図
示Φの方向に存在すると仮定すると、Φ方向に位置する
鉄心部は磁気飽和を起こす(飽和度が高い)。一次巻線
が収納されるティース部についても同様であって、Φ方
向に位置する部分は飽和度が高い。一次巻線の漏れイン
ダクタンスはこのティース部の磁気飽和の影響により変
化する。例えば、図示のように、Φ方向に位置する巻線
Aの漏れインダクタンスはΦ方向に直交な巻線Bのそれ
より減少する。図5は、この実測結果であり、各巻線の
漏れインダクタンス値の、励磁電流(磁束量)に対する
変化を示す。図のように、定格励磁電流(3A)近傍で
は、磁束と巻線の位置関係により、インダクタンス値が
大幅に変化することが実験で確認された。
Next, the contents of calculation will be described. First, the basic principle of estimating the magnetic flux position angle φ 1 will be described. FIG. 4 shows a model of the induction motor. Assuming that the magnetic flux exists in the direction of Φ in the electric motor, magnetic saturation occurs (high saturation) in the iron core portion located in the Φ direction. The same applies to the teeth portion in which the primary winding is housed, and the portion located in the Φ direction has a high degree of saturation. The leakage inductance of the primary winding changes due to the influence of magnetic saturation of the teeth. For example, as shown in the drawing, the leakage inductance of the winding A located in the Φ direction is smaller than that of the winding B orthogonal to the Φ direction. FIG. 5 shows the result of this measurement, and shows the change of the leakage inductance value of each winding with respect to the exciting current (flux amount). As shown in the figure, it was confirmed by experiments that the inductance value significantly changes depending on the positional relationship between the magnetic flux and the winding near the rated exciting current (3 A).

【0026】このことから、インダクタンス変化を検出
することにより、逆に磁束位置(方向)を推定できる。
推定した磁束位置を座標基準に、インバータの出力電圧
/電流を制御することにより、前述した一次抵抗変化の
影響を受けずに高精度にベクトル制御を行うことができ
る。以上が磁束位置推定の基本原理である。
Therefore, the magnetic flux position (direction) can be estimated conversely by detecting the change in the inductance.
By controlling the output voltage / current of the inverter based on the estimated magnetic flux position as the coordinate reference, it is possible to perform vector control with high accuracy without being affected by the above-mentioned change in primary resistance. The above is the basic principle of magnetic flux position estimation.

【0027】次に、インダクタンスLσの計測原理につ
いて述べる。いま、電動機に基本波と異なる周波数の正
弦波電圧v(=sinωt)を印加し、これにより流れる交
流電流iを観測する。vの角周波数ωが電動機の二次時
定数T2 の逆数より十分高い条件では、巻線の電流/電
圧の伝達関数は一次遅れ系で近似できるため、iは数6
で示される。
Next, the principle of measuring the inductance Lσ will be described. Now, a sine wave voltage v (= sinωt) having a frequency different from the fundamental wave is applied to the electric motor, and the alternating current i flowing by this is observed. Under the condition that the angular frequency ω of v is sufficiently higher than the reciprocal of the secondary time constant T 2 of the electric motor, the transfer function of the winding current / voltage can be approximated by a first-order lag system, so i
Indicated by.

【0028】[0028]

【数6】 [Equation 6]

【0029】iをvを基準にフーリエ変換し、vに同期
な成分および90°位相差成分を求め、それぞれが数6
の右辺第1項、および第2項に等しいとおいてLσを求
めると、数7である。
Fourier transform of i with respect to v is performed to obtain a component synchronized with v and a 90 ° phase difference component.
When Lσ is calculated on the assumption that it is equal to the first term and the second term on the right-hand side of

【0030】[0030]

【数7】 [Equation 7]

【0031】以上のようにして、vおよびiに基づいて
Lσを計測できる。
As described above, Lσ can be measured based on v and i.

【0032】次に、磁束位置推定の基本原理、および演
算器14の動作について述べる。いま、図6に示すよう
に、磁束Φの方向と、インダクタンス計測用交流電圧を
印加する巻線Cの起磁力方向とのなす角をφとおく。L
σは、φがπ/2,3π/2において最小,0,πにお
いて最大となることから、Lσは2φを関数として、変
化する。そこで、Lσを数8のようにおくことができ
る。
Next, the basic principle of magnetic flux position estimation and the operation of the calculator 14 will be described. Now, as shown in FIG. 6, the angle between the direction of the magnetic flux Φ and the direction of the magnetomotive force of the winding C to which the AC voltage for measuring the inductance is applied is defined as φ. L
Since σ is minimum at φ / 2, 3π / 2, and maximum at 0, π, L σ changes as a function of 2φ. Therefore, L σ can be set as in Expression 8.

【0033】[0033]

【数8】 [Equation 8]

【0034】ここで、φ=φ1+π/4、およびφ=φ1
−π/4の各巻線に順に交流電圧を印加し、前述のよう
にしてLσを測定する。各LσをLσ1,Lσ2とすれ
ば、
Where φ = φ 1 + π / 4, and φ = φ 1
An alternating voltage is applied to each −π / 4 winding in order, and L σ is measured as described above. Let each L σ be L σ1 and L σ2 ,

【0035】[0035]

【数9】 [Equation 9]

【0036】[0036]

【数10】 [Equation 10]

【0037】数9,数10よりFrom equations 9 and 10

【0038】[0038]

【数11】 [Equation 11]

【0039】さらに、φ=φ1 の巻線に交流電圧を印加
し、Lσ3 を測定すれば、
Further, by applying an AC voltage to the winding of φ = φ 1 and measuring L σ3 ,

【0040】[0040]

【数12】 [Equation 12]

【0041】数9,数12より、From equations 9 and 12,

【0042】[0042]

【数13】 [Equation 13]

【0043】すなわち、φ=φ1+π/4,φ1−π/
4,φ1の3点測定により、φ1を求めることができ、磁
束位置を推定できる。
That is, φ = φ 1 + π / 4, φ 1 −π /
4, the 3-point measurement of phi 1, it is possible to obtain the phi 1, can be estimated flux position.

【0044】上述の推定原理に基づいて、演算器14は
動作する。以下、図3、および図7のベクトル図を用い
て動作を説明する。ベクトル制御を行うには、d軸と磁
束Φの方向が一致する場合が理想であるが、ここでは一
致しない場合を想定し、角度差φ1 を仮定する。以下、
モード1,2,3の各場合について順に述べる。
The arithmetic unit 14 operates based on the above-mentioned estimation principle. The operation will be described below with reference to the vector diagrams of FIGS. 3 and 7. For vector control, it is ideal that the directions of the d-axis and the magnetic flux Φ coincide with each other, but here, assuming that they do not coincide with each other, the angle difference φ 1 is assumed. Less than,
Each case of modes 1, 2 and 3 will be described in order.

【0045】[モード1]正弦波信号((1/√2)sinω
t)が、スイッチ回路32を介してv1d″として、v1d
*に加算され、また、スイッチ回路33を介して同様に
1q″として、 v1q*に加算される。この状態は、図
7のベクトル図においてモード1の方向(d軸に対して
45°)に起磁力の向きを持つ巻線に交番電圧vを印加
したことに相当する。このとき、同一方向に交番電流i
が流れる。iをd軸上から観測しても、iと同位相の量
であるから、iはi1dから検出できる。そこで、乗算器
34,35、積分器36,37、およびインダクタンス
演算器38において、i1dと信号(sinωt,cosωt)
に基づいて、数7の演算を行い、Lσ1が求められる。
[Mode 1] Sine wave signal ((1 / √2) sinω
t) is, as v 1d "through the switch circuit 32, v 1d
7 is also added to v 1q * as well as v 1q ″ via the switch circuit 33. This state is in the direction of mode 1 (45 ° with respect to the d axis in the vector diagram of FIG. 7). ) Corresponds to the application of the alternating voltage v to the winding having the direction of the magnetomotive force.
Flows. Even if i is observed from the d axis, i has the same phase as i, so i can be detected from i 1d . Therefore, in the multipliers 34 and 35, the integrators 36 and 37, and the inductance calculator 38, i 1d and the signal (sinωt, cosωt)
Based on the above, the calculation of Equation 7 is performed to obtain L σ1 .

【0046】Lσ1は、演算器38に記憶される。L σ1 is stored in the calculator 38.

【0047】[モード2]信号((1/√2)sinωt)を
スイッチ回路32を介してv1d″として、また、スイッ
チ回路33を介して(−(1/√2)sinωt)をv1q″と
して、各電圧指令値に加算する。この状態では、図7の
モード2の方向にvが印加されることになり、同方向に
iが流れる。iは前述と同様に、i1dから検出できるか
ら、モード1と同一の演算を行うことにより、Lσ2
求められる。Lσ2も同様に記憶される。
The [mode 2] signal ((1 / √2) sinωt) is set as v 1d ″ through the switch circuit 32, and (− (1 / √2) sinωt) is set as v 1q through the switch circuit 33. ″ ”Is added to each voltage command value. In this state, v is applied in the direction of mode 2 in FIG. 7, and i flows in the same direction. Since i can be detected from i 1d similarly to the above, L σ2 can be obtained by performing the same calculation as in mode 1. L σ2 is similarly stored.

【0048】[モード3]信号(sinωt)をvid″と
し、また、v1q″=0として、各電圧指令値に加算す
る。この状態では、図7のモード3の方向(d軸)にv
が印加されることになり、同方向(d軸)にiが流れ
る。iはそのままi1dから検出でき、前述と同様に、L
σ3が求められ、記憶される。
[Mode 3] The signal (sin ωt) is set to v id ″, and v 1q ″ = 0, and added to each voltage command value. In this state, v in the direction of Mode 3 (d-axis) in FIG.
Is applied, and i flows in the same direction (d-axis). i can be detected as it is from i 1d , and L can be detected as described above.
σ3 is calculated and stored.

【0049】以上のようにして計測されたLσ1
σ2,Lσ3 に基づいて、演算器39において、数1
1、および数13の演算を行い、d軸に対する磁束位置
角φ1 が推定される。
L σ1 , measured as described above,
Based on L σ2 and L σ3 , the arithmetic unit 39 calculates
The magnetic flux position angle φ 1 with respect to the d-axis is estimated by performing the calculations 1 and 13.

【0050】次に、本発明を適用した速度センサなしベ
クトル制御システム全体の動作について、図1を用いて
説明する。システムの基本動作については、先述した通
りである。低速運転における精度劣化の問題を解決する
ため、本発明のものでは、磁束位置演算器14が付加さ
れている。演算器14からの交流信号v1d″,v1q
は、運転中において常時、v1d*,v1q*に加算されてお
り、これにより、電流i1dには、v1d″,v1q″に関係
した電流成分が含まれる。i1dには電動機電流の基本波
成分に関係した直流成分が含まれるが、数7のLσの演
算において消去される。従って、φ1 は、運転状態とは
無関係に、回転速度の大小に関係なく、また、一次抵抗
の変動の影響を受けることなく計測される。
Next, the operation of the entire vector control system without a speed sensor to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. The basic operation of the system is as described above. In order to solve the problem of accuracy deterioration in low speed operation, the magnetic flux position calculator 14 is added in the present invention. AC signals v 1d ″, v 1q ″ from the calculator 14
Is always added to v 1d *, v 1q * during operation, so that the current i 1d includes a current component related to v 1d ″, v 1q ″. Although i 1d includes a direct current component related to the fundamental wave component of the motor current, it is deleted in the calculation of L σ in equation 7. Therefore, φ 1 is measured irrespective of the operating condition, regardless of the magnitude of the rotation speed, and is not affected by the fluctuation of the primary resistance.

【0051】このφ1 は、前述したように、d軸からの
磁束方向の「ずれ角」に相当する。そこで、演算器10
の入力側あるいは出力側にφ1 に応じた信号(φ1 の比
例あるいは積分値)を加算し、θ* を修正する。このと
き、座標変換器4、および電流成分検出器7に用いる位
相基準値(修正後のθ* )は、実際の磁束位相θに一致
したものとなる。
This φ 1 corresponds to the “deviation angle” in the magnetic flux direction from the d-axis, as described above. Therefore, the arithmetic unit 10
Add a signal (proportional or integral value of φ 1 ) according to φ 1 to the input side or output side of to correct θ *. At this time, the phase reference value (corrected θ *) used for the coordinate converter 4 and the current component detector 7 matches the actual magnetic flux phase θ.

【0052】このようにして、従来では、一次抵抗変動
により、θ* とθが不一致となる低速運転範囲でも、θ
*=θとでき、ベクトル制御を高精度に行うことができ
る。以上の結果、電動機発生トルクτeは零速度を含む
全速度範囲で、i1q*に比例するようになる。また、ト
ルク変化に伴う磁束変動がないため、数5に従い ωs
^は正しく推定され、同時にωr^も高精度に推定され
る。これらより、本発明によれば、零速度を含む全範囲
で速度とトルクの高精度制御が行える。
Thus, conventionally, even in the low speed operation range where θ * and θ do not match due to the variation of the primary resistance, θ
Since * = θ, vector control can be performed with high accuracy. As a result, the motor generated torque τ e becomes proportional to i 1q * in the entire speed range including zero speed. Also, since there is no magnetic flux fluctuation associated with torque change, ω s
^ Is estimated correctly, is estimated at the same time ω r ^ is also a high degree of accuracy. From these, according to the present invention, highly accurate control of speed and torque can be performed in the entire range including zero speed.

【0053】図8に本発明の他の実施例を示す。インバ
ータの出力電流瞬時値i1 をフィードバック制御し、こ
れが正弦波電流指令i1*に追従するよう制御する交流電
流制御系を備えた方式の、速度センサなしベクトル制御
システムに、本発明を適用した例である。
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. The present invention is applied to a vector control system without a speed sensor, which is a system provided with an AC current control system that feedback-controls the instantaneous output current i 1 of the inverter and controls it to follow the sine wave current command i 1 *. Here is an example.

【0054】同図において、81は正弦波電流指令i1*
に比例した電流を出力するインバータ、82は誘導電動
機、83は電流指令i1d*,i1q*、および位相基準θ*
に基づいて三相電流指令i1*を演算する座標変換器、8
4はi1*と電流i1 の差を入力し、電圧指令v1*を出力
する交流電流調節器、85はv1*をパルス幅変調信号に
変換し、インバータ出力電圧をPWM制御するPWM信
号発生器、86は電動機電流を検出する電流検出器、8
7は電動機電圧v1 を積分して求めた磁束を位相基準と
してi1 を回転磁界座標に変換し、トルク電流i1qを検
出する電流成分検出器、88はトルク電流指令i1q*と
1qの差に応じて回転速度推定値ωr^を出力する電流
調節器、89はi1q*に基づいてすべり周波数推定値ωs
^を演算するすべり周波数演算器、90はωr^とωs
を加算して求めた周波数指令ω1*を積分し、位相基準信
号θ* を出力する位相演算器、91は速度指令ωr*を出
力する速度指令回路、92はωr*とωr^の差に応じて
1q*を出力し、速度制御を行う速度調節器、93は電
動機電圧v1 を検出し、θ* を基準に回転磁界座標に変
換し、d軸電圧v1dを検出する電圧成分検出器、94は
1d*,i1q*に正弦波信号i1d″,i1q″を加算し、こ
れにより生じるv1dの成分に基づいて磁束位置角φ1
推定する磁束位置演算器である。
In the figure, 81 is a sine wave current command i 1 *
Inverter that outputs a current proportional to the current, 82 is an induction motor, 83 is current commands i 1d *, i 1q *, and phase reference θ *
A coordinate converter for calculating a three-phase current command i 1 * based on 8
4 is an AC current controller that inputs the difference between i 1 * and the current i 1 and outputs a voltage command v 1 *; 85 is a PWM that converts v 1 * into a pulse width modulation signal and PWM-controls the inverter output voltage Signal generator, 86 is a current detector for detecting electric motor current, 8
Reference numeral 7 is a current component detector that detects a torque current i 1q by converting i 1 into a rotating magnetic field coordinate by using a magnetic flux obtained by integrating the motor voltage v 1 as a phase reference, and 88 is a torque current command i 1q * and i 1q. The current regulator 89 outputs an estimated rotational speed value ω r ^ according to the difference between the two, and 89 is a slip frequency estimated value ω s based on i 1q *.
A slip frequency calculator for calculating ^, 90 is ω r ^ and ω s ^
Integrating the frequency command omega 1 * obtained by adding a phase calculator for outputting a phase reference signal theta *, 91 speed command circuit for outputting a speed command omega r *, 92 is omega r * and omega r ^ A speed regulator that outputs i 1q * according to the difference between the two, and controls the speed, 93 detects the electric motor voltage v 1 and converts it into a rotating magnetic field coordinate based on θ * and detects the d-axis voltage v 1d . A voltage component detector 94 adds a sine wave signal i 1d ″, i 1q ″ to i 1d *, i 1q *, and calculates a magnetic flux position angle φ 1 based on the component of v 1d generated thereby It is a vessel.

【0055】次にこの制御システムの動作について述べ
る。このシステムについても大きく三つの部分に分けら
れる。第1の部分は出力電流制御部であり、座標変換器
83,電流調節器84,パルス幅変調器85、および電
流検出器86で構成される。座標変換器83において、
d−q軸の電流指令値i1d*,i1q*から三相の電流指令
値i1*が演算される。各相指令は、互いに120°ずつ
位相が異なるのみであるから、u相電流指令値iu*のみ
を示せば、数14である。
Next, the operation of this control system will be described. This system can also be roughly divided into three parts. The first part is an output current controller, which is composed of a coordinate converter 83, a current controller 84, a pulse width modulator 85, and a current detector 86. In the coordinate converter 83,
A three-phase current command value i 1 * is calculated from the d-q axis current command values i 1d *, i 1q *. Since the respective phase commands only differ in phase by 120 ° from each other, if only the u-phase current command value iu * is shown, then the formula 14 is obtained.

【0056】[0056]

【数14】 [Equation 14]

【0057】電流調節器84において、i1*,i1 の差
に応じて出力電圧指令値v1*が演算される。さらに、P
WM変調器85において、v1*がパルス幅変調信号に変
換され、これに応じてインバータ1の出力電圧が制御さ
れる。この結果、i1はi1*に比例して制御されるた
め、i1はi1d*,i1q*、およびθ*に基づいて制御され
る。
In the current controller 84, the output voltage command value v 1 * is calculated according to the difference between i 1 * and i 1 . Furthermore, P
In the WM modulator 85, v 1 * is converted into a pulse width modulation signal, and the output voltage of the inverter 1 is controlled accordingly. As a result, since i 1 is controlled in proportion to i 1 *, i 1 is controlled based on i 1d *, i 1q *, and θ *.

【0058】第2の部分は、速度推定部であり、電流成
分検出器87,電流調節器88、すべり周波数演算器8
9,位相演算器90から構成される。電流成分検出器8
7において、先ず、数15に従い電動機磁束Φが検出さ
れる。
The second part is a speed estimator, which is a current component detector 87, a current regulator 88, and a slip frequency calculator 8
9 and a phase calculator 90. Current component detector 8
In FIG. 7, first, the motor magnetic flux Φ is detected according to the equation (15).

【0059】[0059]

【数15】 [Equation 15]

【0060】Φを振幅値|Φ|で割算し、振幅が一定で
正弦波の、磁束位相信号(sinθ,cosθ)が演算され
る。該信号を基準に数3(θ*をθに置換)に従い、i
1qが演算される。電流調節器88では、i1q*とi1q
差に基づいてωr^が演算される。すなわち、前述のよ
うにi1d*,i1q*に従いi1が制御される条件下では、
1qとi1q*の差は、後述のθ*が磁束位相θと一致しな
いことが原因であり、これを修正するように電流調節器
88によりω1*が制御される。このようにして、θ*=
θ が成立する条件では、ベクトル制御が正しく行わ
れ、電動機磁束は所定値に保たれる。この結果、すべり
周波数演算器89において、数5(i1qをi1q*に置換)
に従いωs^が正しく推定される。また、ωr^(=ω1*
ーωs^)が正しく推定される。位相演算器90におい
ては、ω1*を積分しθ* を得て、座標変換器83の位相
基準に用いられる。
Φ is divided by the amplitude value | Φ | to calculate a sinusoidal magnetic flux phase signal (sin θ, cos θ) having a constant amplitude. Based on the signal, according to equation 3 (replace θ * with θ), i
1q is calculated. In the current regulator 88, ω r ^ is calculated based on the difference between i 1q * and i 1q . That is, as described above, under the condition that i 1 is controlled according to i 1d *, i 1q *,
The difference between i 1q and i 1q * is caused by the fact that θ *, which will be described later, does not match the magnetic flux phase θ, and ω 1 * is controlled by the current regulator 88 to correct this. In this way, θ * =
Under the condition that θ 1 is satisfied, the vector control is correctly performed and the magnetic flux of the motor is kept at a predetermined value. As a result, in the slip frequency calculator 89, Equation 5 (replace i 1q with i 1q *)
Therefore, ω s ^ is correctly estimated. In addition, ω r ^ (= ω 1 *
s ^) is correctly estimated. In the phase calculator 90, ω 1 * is integrated to obtain θ *, which is used as the phase reference of the coordinate converter 83.

【0061】第3の部分は、速度制御部であり、速度指
令回路91、および速度調節器92から構成される。速
度指令値ωr*とωr^の差に基づいてi1q*が演算され
る。
The third part is a speed control section, which is composed of a speed command circuit 91 and a speed adjuster 92. I 1q * is calculated based on the difference between the speed command values ω r * and ω r ^.

【0062】i1q* に従いトルクτeが「数4」に従い
制御されるため、ωr^がωr*に一致するように速度制
御が行われる。以上が速度センサなしベクトル制御の基
本動作である。しかし、このものにおいても、低周波数
運転では一次抵抗の変動により制御精度が劣化する。こ
れは電流成分検出器87において磁束Φ^を演算する
際、数15が示すようにr1を演算定数に用いており、
これが実際のr1と一致しない場合にはΦ^に誤差を生
じるためである。Φ^とΦの位相ずれによりi1qにも検
出誤差を生じ、θ*=θ が成立せずベクトル制御が不完
全となる。以上の結果、先の実施例と同様に速度とトル
クの制御精度が劣化する。
Since the torque τ e is controlled according to "Equation 4" according to i 1q *, the speed control is performed so that ω r ^ matches ω r *. The above is the basic operation of the vector control without the speed sensor. However, even in this case, the control accuracy is deteriorated due to the fluctuation of the primary resistance in the low frequency operation. This is because when the magnetic flux Φ ^ is calculated in the current component detector 87, r 1 is used as a calculation constant as shown in Expression 15.
This is because an error occurs in Φ ^ when this does not match the actual r 1 . A detection error also occurs in i 1q due to the phase shift between Φ ^ and Φ, and θ * = θ 2 is not established, resulting in incomplete vector control. As a result, the control accuracy of speed and torque deteriorates as in the previous embodiment.

【0063】そこで、電圧成分検出器93、および磁束
位置演算器94を付加し、この問題を解決する。図9に
磁束位置演算器94の演算内容の概要を示す。同図にお
いて、101は二相正弦波信号(sinωt,cosωt)を
出力する信号発生器、102は信号sinωtを入力し、
モード1,2,3に応じて、(1/√2)sinωt,(1/
√2)sinωt,sinωtの信号を出力するスイッチ回
路、103はモード1,2,3に応じて、(1/√2)si
nωt,−(1/√2)sinωt,0の信号を出力するスイ
ッチ回路、104は電圧v1dと信号cosωt を乗算する
乗算器、105は乗算器104の出力を積分する積分
器、106は積分器105の出力値に基づいて各モード
におけるインダクタンス値Lσ1,Lσ2,Lσ3 を計測
するインダクタンス演算器、107は各Lσに基づいて
電動機磁束の位置角φ1 を演算する演算器である。
Therefore, a voltage component detector 93 and a magnetic flux position calculator 94 are added to solve this problem. FIG. 9 shows an outline of the calculation contents of the magnetic flux position calculator 94. In the figure, 101 is a signal generator that outputs a two-phase sine wave signal (sin ωt, cos ωt), 102 is a signal sin ωt,
Depending on modes 1, 2 and 3, (1 / √2) sinωt, (1 /
√2) A switch circuit that outputs signals of sinωt and sinωt, 103 is (1 / √2) si according to modes 1, 2, and 3.
nωt, − (1 / √2) sinωt, a switch circuit that outputs a signal of 0, 104 is a multiplier that multiplies the voltage v 1d and the signal cosωt, 105 is an integrator that integrates the output of the multiplier 104, and 106 is an integral An inductance calculator that measures the inductance values L σ1 , L σ2 , and L σ3 in each mode based on the output value of the device 105, and 107 is a calculator that calculates the position angle φ 1 of the magnetic flux of the motor based on each L σ. .

【0064】次に、磁束位置演算の原理、および内容に
ついて説明する。この基本概念は先述と変わらない。ま
た、演算器107の演算内容も図3の演算器39と同一
であるので、Lσ1,Lσ2,Lσ3を求めるまでの内容
について述べる。
Next, the principle and contents of the magnetic flux position calculation will be described. This basic concept is the same as above. Further, the calculation contents of the arithmetic unit 107 are also the same as those of the arithmetic unit 39 of FIG. 3, so the contents until obtaining L σ1 , L σ2 and L σ3 will be described.

【0065】いま、電動機に基本波と異なる周波数の正
弦波電流i(=sinωt)を流し、これより発生する交流
電圧vを観測する。iの角周波数ωが二次時定数T2
逆数より、十分高い条件では、電圧/電流の伝達関数は
一次進み系で近似できるため、vは数16で示される。
Now, a sine wave current i (= sinωt) having a frequency different from that of the fundamental wave is passed through the motor, and the AC voltage v generated from this is observed. Under the condition that the angular frequency ω of i is sufficiently higher than the reciprocal of the quadratic time constant T 2 , the transfer function of voltage / current can be approximated by a first-order lead system, so v is expressed by Expression 16.

【0066】[0066]

【数16】 [Equation 16]

【0067】一方、検出したvをiを基準にフーリエ変
換し、iに同相な成分、および90°位相差成分を求め、
それぞれが数16の右辺第1項、および第2項に等しい
とおいて、Lσを求めると、数17である。
On the other hand, the detected v is Fourier-transformed with i as a reference to obtain a component in phase with i and a 90 ° phase difference component,
Letting each be equal to the first term and the second term on the right-hand side of Equation 16, L σ is Equation 17

【0068】[0068]

【数17】 [Equation 17]

【0069】ここで、|i|は電流の大きさであり、予
め設定される量である。以上のように、先の実施例との
違いは、先のものでは交流電圧vを巻線に印加し、これ
により流れる電流iからLσを計測したのに対し、本実
施例では交流電流iを巻線に流し、これより発生する電
圧vから計測するところにある。これ以降の演算、すな
わち、φ=φ1+π/4,φ1−π/4,φ1 の3巻線に
順にiを流し、それぞれのvからLσ1,Lσ2,Lσ3
を計測し、φ1を演算する内容については先の実施例と
同様である。すなわち、図9において、スイッチ回路1
02,103により、前述のように各モード毎に所定の
1d″,i1q″がi1d*,i1q*に加算されて、電動機電
流i1 にi成分が重畳される。この結果、基本波成分と
は別に、各モードにおいて図7に示すモード1,2,3
の方向に交番電流iが流れ、これに応じて各方向に交番
電圧vが発生する。vはd軸電圧v1dから検出可能であ
る。そこで、乗算器104,積分器105、およびイン
ダクタンス演算器106において、v1dと信号(cosω
t)に基づいて、数17の演算を行い、順次Lσ1,L
σ2,Lσ3を求める。そして、該各Lσに基づいて、演
算器107においてφ1 が演算される。この内容につい
ては、図3の演算器38と同一であるので、説明を省略
する。
Here, | i | is the magnitude of the current and is a preset amount. As described above, the difference from the previous embodiment is that the AC voltage v is applied to the winding in the previous embodiment and L σ is measured from the current i flowing thereby, whereas the AC current i is changed in the present embodiment. Is applied to the winding, and the voltage v generated from this is measured. Subsequent calculation, i.e., i is sequentially applied to the three windings of φ = φ 1 + π / 4, φ 1 −π / 4, φ 1 , and from each v, L σ1 , L σ2 , L σ3
And the calculation of φ 1 is the same as in the previous embodiment. That is, in FIG. 9, the switch circuit 1
02 and 103 add predetermined i 1d ″ and i 1q ″ to i 1d * and i 1q * for each mode as described above, and the i component is superimposed on the motor current i 1 . As a result, in addition to the fundamental wave component, modes 1, 2, 3 shown in FIG.
The alternating current i flows in the direction of and the alternating voltage v is generated in each direction accordingly. v can be detected from the d-axis voltage v 1d . Therefore, in the multiplier 104, the integrator 105, and the inductance calculator 106, v 1d and the signal (cosω
Based on t), the operation of Equation 17 is performed, and L σ1 , L
Calculate σ2 and L σ3 . Then, the calculator 107 calculates φ 1 based on each of the L σ . Since the contents are the same as those of the arithmetic unit 38 of FIG. 3, the description thereof will be omitted.

【0070】次に、本発明を適用した図8に示すシステ
ム全体の動作について説明する。システムの基本動作は
先述した通りである。低速運転における精度劣化を解決
するため、磁束位置演算器94が付加されており、この
動作は前述した通りである。動作上から、φ1 は、電動
機の運転状態とは無関係に、回転速度の大小に関係な
く、また、一次抵抗変動の影響なしに計測される。この
φ1 は前述したように、d軸からの磁束の「ずれ角」に相
当する。そこで、電流調節器88の入力に、φ1に応じ
た信号を補償要素(係数器あるいは積分器など)を介し
て加算し(負極性)、φ1 が零となるようにθ* を修正す
る。このとき、θ* は実際の磁束位相θに一致するよう
になる。
Next, the operation of the entire system shown in FIG. 8 to which the present invention is applied will be described. The basic operation of the system is as described above. A magnetic flux position calculator 94 is added in order to solve the accuracy deterioration in the low speed operation, and this operation is as described above. From the viewpoint of operation, φ 1 is measured regardless of the operating speed of the electric motor, irrespective of the magnitude of the rotation speed, and the influence of the primary resistance fluctuation. This φ 1 corresponds to the “deviation angle” of the magnetic flux from the d-axis, as described above. Therefore, a signal corresponding to φ 1 is added to the input of the current regulator 88 via a compensation element (coefficient unit or integrator) (negative polarity), and θ * is corrected so that φ 1 becomes zero. . At this time, θ * comes to coincide with the actual magnetic flux phase θ.

【0071】以上のように、従来では一次抵抗変動によ
り、θ*≠θ となる低速範囲でも、θ*=θ とでき、ベ
クトル制御を高精度に行うことができる。この結果、本
発明によれば、本実施例でも先の実施例と同様に、零速
度を含む全範囲で速度とトルクの高精度制御を行うこと
ができる。
As described above, conventionally, θ * = θ can be established even in the low speed range where θ * ≠ θ due to the variation of the primary resistance, and the vector control can be performed with high accuracy. As a result, according to the present invention, in this embodiment as well as in the previous embodiments, it is possible to perform high-precision control of speed and torque in the entire range including zero speed.

【0072】前記実施例では、磁束位置演算器を運転中
において、常時動作させているが、低速範囲では、一次
抵抗変動の影響が大であっても、高速範囲では影響が少
なくほとんど問題とならないため、高速範囲では、磁束
位置演算器の動作を休止させ、従来通りの制御を行うよ
うにしても、当然ながら、前記実施例と同様の結果が得
られる。
In the above embodiment, the magnetic flux position calculator is always operated during operation. However, even if the influence of the primary resistance fluctuation is large in the low speed range, the influence is small in the high speed range and there is almost no problem. Therefore, in the high speed range, even if the operation of the magnetic flux position calculator is stopped and the conventional control is performed, the same result as that of the above-described embodiment can be obtained as a matter of course.

【0073】また、前記実施例では、運転中にφの3点
測定により、3つのLσを求めて、φ1 を演算している
が、φの1点測定により、単一のLσを求めてφ1 を演
算することもできる。これは、次のようにして実施され
る。すなわち、電動機の実運転前静止運転中(ω1*=
0)において、i1d*を所定値に設定し、所定の励磁電
流i1dを流した条件で、φの3点測定を行い、3つのL
σを求める。それぞれを Lσ10,Lσ20,Lσ30とお
けば、数9〜数13から、Lσm およびaは、数18,
数19で示される。
Further, in the above embodiment, three L σ are obtained during operation by obtaining three L σ , and φ 1 is calculated, but a single L σ is obtained by measuring one point of φ. It is also possible to calculate and calculate φ 1 . This is done as follows. In other words, before the actual operation of the electric motor during static operation (ω 1 * =
In 0), i 1d * is set to a predetermined value, and a three-point measurement of φ is performed under the condition that a predetermined exciting current i 1d is made to flow and three L
Find σ . If each is expressed as L σ10 , L σ20 , and L σ30 , then from Eqs. 9 to 13, L σm and a are given by Eq.
It is shown by the number 19.

【0074】[0074]

【数18】 [Equation 18]

【0075】[0075]

【数19】 [Formula 19]

【0076】Lσm,aは、磁束(励磁電流)が一定の条
件では不変であるため、実運転では、これらの値を数1
2に代入して、φ1 を求めることができる。すなわち、
d軸の電圧、あるいは電流のみに交流信号を重畳する、
φの1点測定により数20に従いφ1 を演算できる。
Since L σm , a does not change under the condition that the magnetic flux (exciting current) is constant, in actual operation, these values are calculated by the formula 1
By substituting in 2, φ 1 can be obtained. That is,
AC signal is superimposed only on the d-axis voltage or current,
By measuring 1 point of φ, φ 1 can be calculated according to the equation (20).

【0077】[0077]

【数20】 [Equation 20]

【0078】なお、静止運転中において、φの2点測定
により数18に従い、Lσm のみを求めておき、実運転
時においてφの2点測定により、前述と同様、数19お
よび数20に従い、aおよびφ1 を求めることもでき
る。
During stationary operation, only L σm is obtained by measuring φ at two points according to equation 18, and at actual operation, by measuring φ at two points, as described above, according to equations 19 and 20, It is also possible to obtain a and φ 1 .

【0079】磁束位置演算に用いる交流信号は、正弦波
に限らず、他の任意の交流信号であってもよい。交流信
号の基本波成分を基準として、電動機電流あるいは電圧
をフーリエ変換することにより、前述と同様にLσを演
算できるからである。
The AC signal used for the magnetic flux position calculation is not limited to a sine wave, and may be any other AC signal. This is because L σ can be calculated in the same manner as described above by Fourier-transforming the motor current or voltage with the fundamental wave component of the AC signal as a reference.

【0080】また前記実施例では、インバータの指令信
号に交流信号を重畳し、電動機電流あるいは電圧に含ま
れる関係成分に基づいてLσを演算しているが、これら
の演算をインバータとは別置の装置を用いて独立に行う
こともできる。該装置で求めたφ1 をインバータに送り
同様に制御しても、同様の効果が得られる。
In the above embodiment, the AC signal is superposed on the command signal of the inverter and L σ is calculated based on the relational component contained in the motor current or voltage. However, these calculations are provided separately from the inverter. It can also be carried out independently using the above apparatus. The same effect can be obtained by sending φ 1 obtained by the apparatus to the inverter and controlling the same.

【0081】また前記実施例では、φ1 により位相基準
θ* を変化させているが、φ1 に限らずφ1 の関数であ
って、φ1 と略比例関係があるものならば同様に使用で
き、同様の効果が得られる。
[0081] In the above embodiment, although by changing the phase reference theta * by phi 1, a function of phi 1 is not limited to phi 1, similarly used if phi 1 and that there is a substantially proportional relationship The same effect can be obtained.

【0082】なお、本発明の磁束位置演算法を用いた実
施例は、上記した速度センサレスベクトル制御に限られ
るものではなく、その他の適用としては、出力電圧およ
び周波数を任意に制御できる電力変換器と、該変換器に
より駆動される誘導電動機から成り、前記電動機の回転
速度検出値とトルク電流に係数を乗じて演算されたすべ
り周波数指令値との加算値に応じて、前記変換器の出力
周波数を制御する電動機制御装置において、上記記載の
磁束位置演算法により求めた磁束位置信号に応じて、前
記すべり周波数指令演算の係数を変更することも容易に
実施できる。
The embodiment using the magnetic flux position calculation method of the present invention is not limited to the speed sensorless vector control described above, and as another application, a power converter capable of arbitrarily controlling the output voltage and frequency. And an induction motor driven by the converter, the output frequency of the converter according to the added value of the rotation speed detection value of the motor and the slip frequency command value calculated by multiplying the torque current by a coefficient. In the motor control device for controlling the above, it is possible to easily change the coefficient of the slip frequency command calculation in accordance with the magnetic flux position signal obtained by the magnetic flux position calculation method described above.

【0083】これによれば、誘導電動機の2次抵抗が温
度等によって変化しても上記係数はそれに応じて自動的
の修正されため、トルク制御精度の低下を防止できる効
果がある。また磁束位置信号に応じて前記出力周波数を
変化させても同様の効果が得られる。
According to this, even if the secondary resistance of the induction motor changes due to temperature or the like, the above coefficient is automatically corrected accordingly, so that there is an effect that the deterioration of the torque control accuracy can be prevented. Also, the same effect can be obtained by changing the output frequency according to the magnetic flux position signal.

【0084】[0084]

【発明の効果】本発明によれば、誘導電動機の一次抵抗
の影響を受けずに、電動機内の磁束の位置を正確に推定
することができるため、磁束位置を基準としたベクトル
制御が可能となり、零速度近傍を含めて高精度な速度、
およびトルク制御が実現できる。
According to the present invention, since the position of the magnetic flux in the electric motor can be accurately estimated without being affected by the primary resistance of the induction motor, vector control based on the magnetic flux position becomes possible. , Highly accurate speed including near zero speed,
And torque control can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の速度センサなしベクトル制
御装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a vector control device without a speed sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】電動機電圧,電流のベクトル図である。FIG. 2 is a vector diagram of motor voltage and current.

【図3】図1における磁束位置演算器の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a magnetic flux position calculator in FIG.

【図4】誘導電動機のモデルである。FIG. 4 is a model of an induction motor.

【図5】本発明に係わる漏れインダクタンスの実測結果
である。
FIG. 5 is a measurement result of leakage inductance according to the present invention.

【図6】本発明に係わる電動機磁束と巻線の位置関係を
示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between a magnetic flux of a motor and windings according to the present invention.

【図7】本発明に係わる漏れインダクタンスの測定モー
ドのベクトル図である。
FIG. 7 is a vector diagram of a leakage inductance measurement mode according to the present invention.

【図8】本発明の他の実施例の速度センサなしベクトル
制御装置の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a vector control device without a speed sensor according to another embodiment of the present invention.

【図9】図8における磁束位置演算器の構成図である。9 is a configuration diagram of a magnetic flux position calculator in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…インバータ、2…誘導電動機、3…電圧指令演算
器、4…座標変換器、5…PWM信号発生器、6…電流
検出器、7…電流成分検出器、8…電流調節器、9…電
流調節器、10…位相演算器、11…速度指令回路、1
2…すべり周波数演算器、13…速度調節器、14…磁
束位置演算器。
1 ... Inverter, 2 ... Induction motor, 3 ... Voltage command calculator, 4 ... Coordinate converter, 5 ... PWM signal generator, 6 ... Current detector, 7 ... Current component detector, 8 ... Current regulator, 9 ... Current regulator, 10 ... Phase calculator, 11 ... Speed command circuit, 1
2 ... Slip frequency calculator, 13 ... Speed controller, 14 ... Magnetic flux position calculator.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘導電動機にその駆動電圧とは異なる周波
数の交流電圧を重畳して加え、この際に流れる電動機電
流と前記交流電圧に基づいて、電動機のインダクタンス
を計測し、これに基づいて電動機磁束の位置(角)を求
めることを特徴とする誘導電動機の磁束位置演算法。
1. An induction motor is superposed with an AC voltage having a frequency different from its driving voltage, the inductance of the motor is measured based on the motor current flowing at this time and the AC voltage, and the motor is based on this. A method for calculating the magnetic flux position of an induction motor, which is characterized by finding the position (angle) of the magnetic flux.
【請求項2】誘導電動機にその駆動電流とは異なる周波
数の交流電流を重畳して流し、この際に発生する電動機
電圧と前記交流電流に基づいて電動機のインダクタンス
を計測し、これに基づいて電動機磁束の位置(角)を求
めることを特徴とする誘導電動機の磁束位置演算法。
2. An induction motor is superposed with an alternating current having a frequency different from that of its drive current, and the inductance of the electric motor is measured based on the electric motor voltage and the alternating current generated at this time, and the electric motor is based on this. A method for calculating the magnetic flux position of an induction motor, which is characterized by finding the position (angle) of the magnetic flux.
【請求項3】出力電圧および周波数を任意に制御できる
電力変換器と、該変換器により駆動される誘導電動機か
ら成る電動機制御装置において、前記変換器の出力電圧
指令値に出力電圧(基本波成分)とは異なる周波数の交
流信号を重畳し、この際における電動機電流検出値と前
記交流信号に基づいて電動機のインダクタンスを計測
し、これに基づいて電動機磁束の位置(角)を求めるこ
とを特徴とする誘導電動機の磁束位置演算法。
3. A motor controller comprising a power converter capable of arbitrarily controlling an output voltage and frequency and an induction motor driven by the converter, wherein an output voltage (fundamental wave component) is set as an output voltage command value of the converter. ) Is superimposed, an inductance of the electric motor is measured based on the detected electric current value of the electric motor and the AC signal at this time, and the position (angle) of the electric motor magnetic flux is obtained based on the measured inductance. Flux position calculation method for induction motor.
【請求項4】出力電流および周波数を任意に制御できる
電力変換器と、該変換器により駆動される誘導電動機か
ら成る電動機制御装置において、前記変換器の出力電流
指令値に、出力電流(基本波成分)とは異なる周波数の
交流信号を重畳し、この際における電動機電圧検出値
と、前記交流信号に基づいて電動機のインダクタンスを
計測し、これに基づいて電動機磁束の位置(角)を求め
ることを特徴とする誘導電動機の磁束位置演算法。
4. A motor controller comprising a power converter capable of arbitrarily controlling an output current and frequency and an induction motor driven by the converter, wherein an output current command value of the converter is equal to an output current (fundamental wave). Component), an AC signal with a frequency different from that of the component) is superimposed, and the inductance of the motor is measured based on the detected value of the motor voltage and the AC signal at this time, and the position (angle) of the magnetic flux of the motor is determined based on this. Characteristic induction motor magnetic flux position calculation method.
【請求項5】請求項3記載の演算法において、電動機制
御装置の制御上の磁束軸(d軸)およびこれに直交する
q軸の各電圧指令値に交流信号を加算し、この際におけ
る電動機電流の回転磁界座標変換値と前記交流信号に基
づいて、電動機のインダクタンスを計測し、これらに基
づいて電動機磁束の位置(角)を求めることを特徴とす
る誘導電動機の磁束位置演算法。
5. The calculation method according to claim 3, wherein an AC signal is added to each voltage command value of the magnetic flux axis (d axis) on the control of the motor control device and the q axis orthogonal thereto, and the motor at this time is added. A method for calculating a magnetic flux position of an induction motor, which comprises measuring an inductance of the electric motor based on a converted value of a rotating magnetic field coordinate of an electric current and the AC signal and determining a position (angle) of a magnetic flux of the electric motor based on the measured inductance.
【請求項6】請求項4記載の演算法において、電動機制
御装置の制御上の磁束軸(d軸)およびこれに直交する
q軸の各電流指令値に交流信号を加算し、この際におけ
る電動機電圧の回転磁界座標変換値と前記交流信号に基
づいて、電動機のインダクタンスを計測し、これらに基
づいて電動機磁束の位置(角)を求めることを特徴とす
る誘導電動機の磁束位置演算法。
6. The calculation method according to claim 4, wherein an AC signal is added to each current command value of the magnetic flux axis (d axis) on the control of the electric motor control device and the q axis orthogonal thereto, and the electric motor at this time is added. A method for calculating a magnetic flux position of an induction motor, which comprises measuring the inductance of the electric motor based on a rotating magnetic field coordinate conversion value of the voltage and the AC signal, and determining the position (angle) of the electric motor magnetic flux based on the measured inductance.
【請求項7】請求項3記載の演算法において、電動機制
御装置の制御上の磁束軸(d軸)およびこれに直交する
q軸の各電圧指令値に、少なくとも3つのモードのそれ
ぞれに応じて、交流信号を所定値だけ加算し、各モード
毎に電動機内部の3つの異なる方向に交番起磁力を生じ
させ、この際における電動機電流の回転磁界座標変換値
と前記交流信号に基づいて、各モードに対応して、3つ
のインダクタンスを計測し、これらに基づいて電動機磁
束の位置(角)を求めることを特徴とする誘導電動機の
磁束位置演算法。
7. The calculation method according to claim 3, wherein the voltage command values of the magnetic flux axis (d axis) on the control of the electric motor control device and the q axis orthogonal thereto are determined according to at least three modes. , AC signals are added by a predetermined value to generate alternating magnetomotive forces in three different directions inside the motor for each mode, and based on the rotating magnetic field coordinate conversion value of the motor current and the AC signal in each mode, Corresponding to the above, the method for calculating the magnetic flux position of the induction motor is characterized in that the position (angle) of the magnetic flux of the electric motor is obtained based on the measurement of three inductances.
【請求項8】請求項4記載の演算法において、電動機制
御装置の制御上の磁束軸(d軸)、およびこれに直交す
るq軸の各電流指令値に、少なくとも3つのモードのそ
れぞれに応じて交流信号を所定値だけ加算し、各モード
毎に電動機内部の3つの異なる方向に交番起磁力を生じ
させ、この際における電動機電圧の回転磁界座標変換値
と前記交流信号に基づいて、各モードに対応して3つの
インダクタンスを計測し、これらに基づいて電動機磁束
の位置(角)を求めることを特徴とする誘導電動機の磁
束位置演算法。
8. The method according to claim 4, wherein the magnetic flux axis (d axis) on the control of the motor controller and the q-axis current command values orthogonal to the magnetic flux axis are set according to at least three modes. AC signals are added by a predetermined value to generate alternating magnetomotive forces in three different directions inside the motor for each mode. Based on the rotating magnetic field coordinate conversion value of the motor voltage at this time and the AC signal, each mode is generated. A method for calculating the magnetic flux position of an induction motor is characterized in that the position (angle) of the magnetic flux of the electric motor is obtained based on the three measured inductances.
【請求項9】請求項7,8記載の演算法において、前記
各モード毎に電動機内部に生じる交番起磁力の方向が電
気角で45゜の角度差を持つように、前記電圧指令値、
または電流指令値に加算する前記交流信号の大きさを設
定することを特徴とする、誘導電動機の磁束位置演算
法。
9. The calculation method according to claim 7, wherein the voltage command value is set so that the directions of the alternating magnetomotive forces generated in the motor for each of the modes have an electrical angle difference of 45 °.
Alternatively, the magnetic flux position calculation method for an induction motor is characterized in that the magnitude of the AC signal to be added to the current command value is set.
【請求項10】出力電圧、および周波数を任意に制御で
きる電力変換器と、該変換器により駆動される誘導電動
機から成る電動機制御装置において、前記電動機の実運
転前において、前記変換器の出力電圧指令値、あるいは
出力電流指令値に、出力電圧(基本波成分)とは異なる
周波数の交流信号を重畳し、この際における電動機電流
あるいは電動機電圧の検出値と前記交流信号に基づい
て、電動機のインダクタンスを計測し、その特徴量(平
均値および、または変動幅)を演算して記憶し、実運転
中においては、同様にしてインダクタンスを計測し、該
インダクタンス値と前記特徴量に基づいて、電動機磁束
の位置(角)を求めることを特徴とする誘導電動機の磁
束位置演算法。
10. A motor controller comprising an electric power converter capable of arbitrarily controlling an output voltage and a frequency and an induction motor driven by the converter, wherein an output voltage of the converter before actual operation of the electric motor. An AC signal of a frequency different from the output voltage (fundamental wave component) is superimposed on the command value or the output current command value, and the inductance of the motor is detected based on the detected value of the motor current or motor voltage and the AC signal. Is measured, and its characteristic amount (average value and / or fluctuation range) is calculated and stored. During actual operation, the inductance is measured in the same manner, and the magnetic flux of the motor is calculated based on the inductance value and the characteristic amount. The method for calculating the magnetic flux position of an induction motor is characterized by finding the position (angle) of
【請求項11】請求項10記載の演算法において、前記
電動機の実運転前において、電動機制御装置の制御上の
磁束軸(d軸)およびこれに直交するq軸の各電圧指令
値あるいは電流指令値に、交流信号を加算し、この際に
おける電動機電流あるいは電動機電圧の回転磁界座標変
換値と前記交流信号に基づいて、電動機のインダクタン
スを計測し、その特徴量(平均値および、または変動
幅)を演算して記憶し、実運転中においては、同様にし
てインダクタンスを計測し、該インダクタンス値と前記
特徴量に基づいて、電動機磁束の位置(角)を求めるこ
とを特徴とする誘導電動機の磁束位置演算法。
11. The calculation method according to claim 10, wherein before the actual operation of the electric motor, a magnetic flux axis (d axis) for control of the electric motor control device and each voltage command value or current command of a q axis orthogonal thereto. The AC signal is added to the value, and the inductance of the motor is measured based on the rotating magnetic field coordinate conversion value of the motor current or the motor voltage at this time and the AC signal, and its characteristic amount (average value and / or fluctuation range) is measured. Is calculated and stored, and during actual operation, the inductance is similarly measured, and the position (angle) of the magnetic flux of the motor is obtained based on the inductance value and the characteristic amount. Position calculation method.
【請求項12】請求項10記載の磁束位置演算法におい
て、電動機の実運転前において、電動機制御装置の制御
上の磁束軸(d軸)および、これに直交するq軸の各電
圧指令値あるいは各電流指令値に、3つあるいは2つの
モードのそれぞれに応じて交流信号を所定値だけ重畳
し、各モード毎に電動機内部の3つあるいは2つの異な
る方向に交番起磁力を生じさせ、各モードに対応して3
つあるいは2つのインダクタンスを計測し、その特徴量
(平均値および変動幅の両方、あるいは一方)を演算し
て記憶し、実運転中においては、同様にして1つあるい
は2つのモードに応じて、1つあるいは2つのインダク
タンスを計測し、該インダクタンス値と前記特徴量に基
づいて、電動機磁束の位置(角)を求めることを特徴と
する誘導電動機の磁束位置演算法。
12. The magnetic flux position calculation method according to claim 10, wherein before the actual operation of the electric motor, a magnetic flux axis (d axis) for control of the electric motor control device and each voltage command value of the q axis orthogonal thereto or An alternating current signal is superposed on each current command value by a predetermined value according to each of the three or two modes, and an alternating magnetomotive force is generated in each of the modes in three or two different directions inside the motor to generate an alternating magnetomotive force. Corresponding to 3
One or two inductances are measured, and the characteristic amount (both the average value and the fluctuation range, or one of them) is calculated and stored, and in actual operation, similarly, according to one or two modes, A method for calculating a magnetic flux position of an induction motor, wherein one or two inductances are measured, and the position (angle) of the magnetic flux of the motor is obtained based on the inductance value and the characteristic amount.
【請求項13】請求項3〜12に記載のいずれかの磁束
位置演算法により求めた磁束位置信号に応じて、前記電
力変換器の出力電圧/電流の周波数あるいは位相を求
め、これに基づいて誘導電動機を制御することを特徴と
する誘導電動機の制御方法。
13. The frequency or phase of the output voltage / current of the power converter is obtained according to the magnetic flux position signal obtained by the magnetic flux position calculation method according to any one of claims 3 to 12, and based on this. A method for controlling an induction motor, comprising controlling the induction motor.
【請求項14】請求項3〜12に記載のいずれかの磁束
位置演算法により求めた磁束位置信号に応じて、前記電
力変換器の出力電圧/電流の交流指令値を演算する座標
変換器の位相基準値を変化させて誘導電動機を制御する
ことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
14. A coordinate converter for calculating an AC command value of an output voltage / current of the power converter according to a magnetic flux position signal obtained by the magnetic flux position calculating method according to any one of claims 3 to 12. A method for controlling an induction motor, comprising: controlling an induction motor by changing a phase reference value.
【請求項15】請求項13あるいは請求項14記載の制
御方法は、前記変換器の出力周波数が所定値以下の場合
のみで行うことを特徴とする誘導電動機の制御方法。
15. The control method according to claim 13 or 14, wherein the control method is performed only when the output frequency of the converter is equal to or lower than a predetermined value.
【請求項16】出力電圧、および周波数を任意に制御で
きる電力変換器と、該変換器により駆動される誘導電動
機から成り、前記電動機の回転速度検出値とすべり周波
数指令値の加算値に応じて、前記変換器の出力周波数を
制御する電動機制御装置において、請求項1〜12に記
載のいずれかの磁束位置演算法により求めた磁束位置信
号に応じて、前記すべり周波数指令値あるいは周波数指
令値を修正することを特徴とする誘導電動機の制御方
法。
16. An electric power converter capable of arbitrarily controlling an output voltage and a frequency, and an induction motor driven by the converter, which is responsive to an added value of a rotation speed detection value of the electric motor and a slip frequency command value. In the motor controller for controlling the output frequency of the converter, the slip frequency command value or the frequency command value is set in accordance with the magnetic flux position signal obtained by the magnetic flux position calculation method according to any one of claims 1 to 12. A method for controlling an induction motor, which is modified.
【請求項17】出力電圧および周波数を任意に制御でき
る電力変換器と、該変換器により駆動される誘導電動機
から成り、前記電動機の回転速度検出値とトルク電流に
係数を乗じて演算されたすべり周波数指令値との加算値
に応じて、前記変換器の出力周波数を制御する電動機制
御装置において、請求項1〜12に記載のいずれかの磁
束位置演算法により求めた磁束位置信号に応じて、前記
すべり周波数指令演算の係数を変更することを特徴とす
る誘導電動機の制御方法。
17. A slip calculated by a power converter capable of arbitrarily controlling an output voltage and a frequency and an induction motor driven by the converter, the slip calculated by multiplying a detected rotational speed of the electric motor and a torque current by a coefficient. In a motor control device that controls the output frequency of the converter according to the added value with the frequency command value, according to the magnetic flux position signal obtained by the magnetic flux position calculation method according to any one of claims 1 to 12, A method of controlling an induction motor, characterized in that a coefficient of the slip frequency command calculation is changed.
【請求項18】誘導電動機にその駆動電圧とは異なる周
波数の交流電圧を重畳して加え、この際に流れる電動機
電流と前記交流電圧に基づいて、前記電動機の鉄心の飽
和状態の相違によって発生する物理現象を検出し、これ
に基づいて電動機磁束の位置(角)を求めることを特徴
とする誘導電動機の磁束位置演算法。
18. An induction motor is generated by superimposing an AC voltage having a frequency different from its drive voltage, and based on the motor current and the AC voltage flowing at this time, a difference in the saturation state of the iron core of the motor. A method for calculating the magnetic flux position of an induction motor, which detects a physical phenomenon and obtains the position (angle) of the magnetic flux of the motor based on the detected physical phenomenon.
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