JPH07143798A - Speed sensorless vector controller - Google Patents
Speed sensorless vector controllerInfo
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- JPH07143798A JPH07143798A JP5291565A JP29156593A JPH07143798A JP H07143798 A JPH07143798 A JP H07143798A JP 5291565 A JP5291565 A JP 5291565A JP 29156593 A JP29156593 A JP 29156593A JP H07143798 A JPH07143798 A JP H07143798A
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- estimated
- estimated speed
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、検出した電動機電流
を用いて推定速度を演算し、該推定速度を用いて三相誘
導機に非同期PWM制御によるベクトル制御を行う際の
極低速域あるいは低速域における制御の安定化を図った
速度センサレスベクトル制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention calculates an estimated speed by using a detected motor current, and uses the estimated speed to perform a vector control by asynchronous PWM control on a three-phase induction machine in an extremely low speed range or a low speed range. The present invention relates to a speed sensorless vector control device for stabilizing control in a range.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、誘導電動機の速度センサレスベ
クトル制御は、電動機電流を検出して回転直交座標変換
を行い、演算により電動機速度を推定し、速度センサを
用いずに電動機の速度制御を行うものである。2. Description of the Related Art Generally, speed sensorless vector control of an induction motor is to control the speed of an electric motor without using a speed sensor by detecting the electric current of the electric motor, performing rotation orthogonal coordinate conversion, estimating the electric motor speed by calculation. Is.
【0003】従来の速度センサレスベクトル制御装置に
は、特開平2−262887号公報に記載されるものが
ある。この制御装置では、磁束電流指令やトルク電流指
令、電動機(モータ)定数、速度指令からモータのモデ
ル電圧を演算し、このモデル電圧から非同期PWM演算
を行ってインバータ制御を行う。このとき、トルク電流
を検出してトルク電流指令との誤差成分を演算し、この
誤差成分から速度を推定している。A conventional speed sensorless vector control device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 262887/1990. In this control device, a motor model voltage is calculated from a magnetic flux current command, a torque current command, a motor (motor) constant, and a speed command, and asynchronous PWM calculation is performed from this model voltage to perform inverter control. At this time, the torque current is detected, the error component from the torque current command is calculated, and the speed is estimated from this error component.
【0004】しかし、速度センサレスベクトル制御で
は、モータ回転数が零に近付くと推定速度の誤差が大き
くなる。その結果、制御不能の状態や不安定になってし
まう。このような状態はどの方式においても、センサレ
スベクトル制御特有の問題であり、このため、従来は極
低速域あるいは低速域での運転を行わない用途に適用さ
れている。However, in the speed sensorless vector control, the error of the estimated speed becomes large as the motor speed approaches zero. As a result, the state becomes uncontrollable or unstable. Such a state is a problem peculiar to the sensorless vector control in any method, and therefore, it has been conventionally applied to an application where the operation is not performed in the extremely low speed range or the low speed range.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の速
度センサレス制御では、始動時のような極低速域におい
ては出力電圧値は非常に小さな値になる。この原因とし
て、センサレスベクトル制御ではパワートランジスタ等
を使用するインバータ(INV)が用いられるためであ
る。すなわち、INVでは、パワータランジスタ等のパ
ワーデバイスの順電圧降下分や上下アームの短絡防止時
間により出力電圧の指令値と実際値に誤差が発生するの
で、指令電圧が小さなほど上記の原因による電圧誤差の
影響が大きくなる。このために、低速域での制御が不安
定になってします恐れがあった。そこで、上記のような
不具合を解消するために、順電圧降下分補償およびデッ
ドタイム補償を行う手段も採用されているが、未だ極低
速域における制御は改善されていない。As described above, in the conventional speed sensorless control, the output voltage value becomes a very small value in an extremely low speed range such as when starting. This is because the sensorless vector control uses an inverter (INV) that uses a power transistor or the like. That is, in INV, an error occurs between the command value and the actual value of the output voltage due to the forward voltage drop of the power device such as a power transistor and the short-circuit prevention time of the upper and lower arms. Therefore, the smaller the command voltage is, the more the voltage error due to the above causes occurs. Will be greatly affected. For this reason, control in the low speed range may become unstable. Therefore, in order to solve the above problems, a means for performing forward voltage drop compensation and dead time compensation is also adopted, but control in an extremely low speed region has not been improved yet.
【0006】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、極低速域あるいは低速域での制御の安定化を図っ
てモータの回転を円滑にした速度センサレスベクトル制
御装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a speed sensorless vector control device for smoothing the rotation of a motor by stabilizing the control in an extremely low speed region or a low speed region. And
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、第1発明は検出した電動機電流を用い
て推定速度を演算し、該推定速度、励磁電流指令および
トルク電流指令を用いてベクトル演算を行うことで励磁
電圧指令およびトルク電圧指令を求め、これらの励磁電
圧指令およびトルク電圧指令を用いて三相誘導機を制御
する装置において、予め設定された推定速度の下限値と
演算にて算出された推定速度値を比較する監視回路と、
出力周波数の演算に用いる推定速度を求めた関数発生器
と、前記電動機電流を用いて演算された推定速度の供給
通路に介挿され、前記監視回路の比較結果により演算さ
れる速度の推定が不可能となるような低速域のときに前
記関数発生器からの推定速度出力に切り換えられる切替
器とを設けたことを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention calculates the estimated speed by using the detected motor current, and calculates the estimated speed, the exciting current command and the torque current command. The excitation voltage command and the torque voltage command are obtained by performing vector calculation using the device that controls the three-phase induction machine using these excitation voltage command and torque voltage command, and the lower limit value of the preset estimated speed and A monitoring circuit that compares the estimated speed values calculated by calculation,
The function generator for obtaining the estimated speed used for calculating the output frequency and the supply path for the estimated speed calculated by using the electric motor current are inserted in the speed generator calculated by the comparison result of the monitoring circuit. A switching device that switches to the estimated speed output from the function generator in a low speed range where it is possible is provided.
【0008】第2発明は、監視回路の下限値を励磁電流
指令の方向と同じ極性の設定値にしたことを特徴とする
ものである。The second invention is characterized in that the lower limit value of the monitoring circuit is set to a set value having the same polarity as the direction of the exciting current command.
【0009】第3発明は、関数発生器の最大出力値を監
視回路の設定値と同じ値にしたことを特徴とするもので
ある。A third aspect of the present invention is characterized in that the maximum output value of the function generator is set to the same value as the set value of the monitoring circuit.
【0010】第4発明は、関数発生器の出力値を始動
時、零からスタートして最大値までクッションにて上昇
することを特徴とするものである。A fourth aspect of the present invention is characterized in that the output value of the function generator starts from zero at the time of starting and rises up to the maximum value with a cushion.
【0011】[0011]
【作用】監視回路が演算にて算出された速度推定値より
予め設定された推定速度の下限値以下になったことを検
出すると、切替器が動作して、関数発生器からの速度推
定出力がベクトル演算を行うために供給される。これに
より、極低速域あるいは低速域の制御が安定に行われ
る。When the monitoring circuit detects that the speed estimated value calculated by the calculation is less than or equal to the lower limit of the preset estimated speed, the switch operates to output the speed estimated output from the function generator. Supplied to perform vector operations. Thereby, the control in the extremely low speed range or the low speed range is stably performed.
【0012】[0012]
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。図1
は、この実施例に係る電動機制御装置を示す。電圧形ベ
クトル演算部1は、電動機励磁電流指令I1d*、電動機
トルク電流指令I1q*およびインバータ出力周波数から
電動機一次d軸およびq軸巻線電圧指令vid*及びviq
*を演算する。このときの演算式を示すと次式の数1の
ようになる。Embodiments of the present invention will be described below. Figure 1
Shows a motor control device according to this embodiment. The voltage type vector calculation unit 1 uses the motor excitation current command I 1d *, the motor torque current command I 1q * and the inverter output frequency to determine the motor primary d-axis and q-axis winding voltage commands v id * and v iq.
Calculate *. The arithmetic expression at this time is shown by the following Expression 1.
【0013】[0013]
【数1】 [Equation 1]
【0014】PWM制御インバータ2は、この電圧指令
vid*,viq*に基づいてかご形誘導電動機3を速度制
御する。電流検出器4は電動機3の相電流IU,IV,IW
を検出し、座標変換部5はこの相電流IU,IV,IWを回
転座標d−qによる電流I1d,I1qに変換する。変換さ
れた電流のうちトルク電流検出I1qとトルク電流指令I
1q*を偏差器6に与えて、その出力に誤差電流成分を
得る。この誤差電流成分を速度推定演算部7に入力す
る。速度推定演算部7は誤差電流成分から速度推定誤差
成分を求め、この速度推定誤差成分を演算して推定速度
値∧ωr(以下推定値には∧記号を付す)を求める。The PWM control inverter 2 speed-controls the squirrel-cage induction motor 3 based on the voltage commands v id * and v iq *. The current detector 4 is a phase current I U , I V , I W of the motor 3.
Then, the coordinate conversion unit 5 converts the phase currents I U , I V , and I W into the currents I 1d and I 1q based on the rotational coordinates dq. Of the converted currents, torque current detection I 1q and torque current command I
1 q * is given to the deviation device 6 to obtain an error current component at its output. This error current component is input to the speed estimation calculation unit 7. The speed estimation calculation unit 7 obtains a speed estimation error component from the error current component, calculates this speed estimation error component, and obtains an estimated speed value ∧ω r (hereinafter, the estimated value is denoted by a ∧ symbol).
【0015】8はすべり周波数演算部で、この演算部8
は励磁電流指令I1d*とトルク電流指令I1q*とにより
出力にすべり周波数ωsを送出する。送出されたすべり
周波数ωsと前記推定速度値∧ωrは加算器9で加算され
て出力に出力周波数ω1を送出する。この出力周波数ω1
は電圧形ベクトル演算部1に供給されるとともに出力周
波数ω1を位相角θに変換する変換回路10に入力され
る。変換回路10に得られる位相角θはPWM制御イン
バータ2に供給される。Reference numeral 8 is a slip frequency calculation unit, and this calculation unit 8
Sends the slip frequency ω s to the output according to the excitation current command I 1d * and the torque current command I 1q *. The sent slip frequency ω s and the estimated speed value ∧ω r are added by the adder 9 and the output frequency ω 1 is sent to the output. This output frequency ω 1
Is supplied to the voltage vector calculator 1 and is also input to the conversion circuit 10 for converting the output frequency ω 1 into the phase angle θ. The phase angle θ obtained in the conversion circuit 10 is supplied to the PWM control inverter 2.
【0016】11は速度推定演算部7からの推定速度値
∧ωr’が予め設定された下限値かどうかを監視する監
視回路で、この監視回路11が推定速度値∧ωr’と下
限設定値とを比較し、その比較結果から設定値以下であ
ると判定されたとき、切替器12を図示とは逆の方向に
切り換える。この切替器12は推定速度供給通路に介挿
されていて、切替器12が切り換えられると関数発生器
13で発生された推定速度値∧ωrが加算器9に与えら
れ、この加算器9ですべり周波数ωsと加算されて出力
周波数ω1が算出される。Reference numeral 11 is a monitoring circuit for monitoring whether the estimated speed value ∧ω r 'from the speed estimation calculation unit 7 is a preset lower limit value. This monitoring circuit 11 sets the estimated speed value ∧ω r ' and the lower limit setting. The value is compared with the value, and when it is determined from the comparison result that the value is equal to or less than the set value, the switch 12 is switched in the opposite direction to that shown in the drawing. This switching device 12 is inserted in the estimated speed supply passage, and when the switching device 12 is switched, the estimated speed value ∧ω r generated by the function generator 13 is given to the adder 9, and this addition device 9 The output frequency ω 1 is calculated by adding the slip frequency ω s .
【0017】前記速度推定演算部7は偏差器6からの誤
差電流成分の実行を継続し、速度推定演算部7の推定速
度値∧ωr’が監視回路11の下限設定値以上になる
と、切替器12は図示のような位置に切り替わり、推定
速度値∧ωrは速度推定演算部7から加算器9に供給さ
れるようになる。The speed estimation calculation unit 7 continues to execute the error current component from the deviation device 6, and switches when the estimated speed value ∧ω r 'of the speed estimation calculation unit 7 becomes equal to or higher than the lower limit set value of the monitoring circuit 11. The device 12 is switched to the position shown in the figure, and the estimated speed value ∧ω r is supplied from the speed estimation calculation unit 7 to the adder 9.
【0018】なお、監視回路の下限設定値は電動機の正
転方向および逆転方向の両方向で監視するように設定さ
れていて、運転指令が正転指令の場合には、正転方向の
下限設定値が使用される。The lower limit set value of the monitoring circuit is set so as to be monitored in both the forward rotation direction and the reverse rotation direction of the motor. When the operation command is the forward rotation command, the lower limit set value in the forward rotation direction is set. Is used.
【0019】[0019]
【発明の効果】この発明によれば、以上説明した構成に
より、次に記載する効果を奏する。According to the present invention, with the above-described structure, the following effects can be obtained.
【0020】請求項1に対しては次の(1)と(2)の
効果が得られる。(1)速度の推定が不可能となるよう
な極低速域あるいは低速域において、推定速度の代わり
に、関数発生器にて生成される推定速度値を用いるの
で、出力周波数が安定し、これにより、電動機の回転も
円滑になる。(2)推定速度が関数発生器から出力され
ている場合、トルク指令に応じたすべり周波数がこの値
に加算されるため、所望のトルクを発生することができ
るので、トルク不足の問題が生じない。With respect to claim 1, the following effects (1) and (2) can be obtained. (1) In an extremely low speed range or a low speed range where the speed cannot be estimated, the estimated speed value generated by the function generator is used instead of the estimated speed, so the output frequency is stable, , The rotation of the electric motor becomes smooth. (2) When the estimated speed is output from the function generator, the slip frequency corresponding to the torque command is added to this value, so that the desired torque can be generated, and the problem of insufficient torque does not occur. .
【0021】請求項2に対しては次の(3)の効果が得
られる。(3)監視回路の設定値は、インバータの運転
指令と極性を同じにすることにより、運転指令方向と異
なる逆方向にてモータが回転するのを防止する効果があ
る。With respect to claim 2, the following effect (3) can be obtained. (3) By setting the polarity of the set value of the monitoring circuit to be the same as that of the operation command of the inverter, there is an effect of preventing the motor from rotating in the reverse direction different from the operation command direction.
【0022】請求項3に対しては次の(4)の効果が得
られる。(4)関数発生器の最大出力値を推定速度の監
視回路の設定値と同じにすることにより、出力周波数演
算に使用される速度出データが不連続にならずモータ始
動時もスムーズに加速することができる。With respect to claim 3, the following effect (4) can be obtained. (4) By making the maximum output value of the function generator the same as the setting value of the estimated speed monitoring circuit, the speed output data used for the output frequency calculation does not become discontinuous and the motor accelerates smoothly even when the motor is started. be able to.
【0023】請求項4に対しては次の(5)の効果が得
られる。(5)始動時は、推定速度が関数発生器からク
ッションにて出力されるので、過電流トリップを防止で
きる。With respect to claim 4, the following effect (5) can be obtained. (5) At the time of starting, the estimated speed is output as a cushion from the function generator, so that an overcurrent trip can be prevented.
【図1】この発明の一実施例に係る速度センサレスベク
トル制御装置を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a speed sensorless vector control device according to an embodiment of the present invention.
1…電圧ベクトル演算部 2…PWM制御インバータ 3…誘導電動機 5…座標変換部 6…偏差器 7…速度推定演算部 8…すべり周波数演算部 9…加算器 11…監視回路 12…切替器 13…関数発生器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Voltage vector calculation part 2 ... PWM control inverter 3 ... Induction motor 5 ... Coordinate conversion part 6 ... Deviation device 7 ... Speed estimation calculation part 8 ... Slip frequency calculation part 9 ... Adder 11 ... Monitoring circuit 12 ... Switching device 13 ... Function generator
Claims (4)
演算し、該推定速度、励磁電流指令およびトルク電流指
令を用いてベクトル演算を行うことで励磁電圧指令およ
びトルク電圧指令を求め、該励磁電圧指令およびトルク
電圧指令を用いて三相誘導機を制御する装置において、 予め設定された推定速度の下限値と演算にて算出された
推定速度値を比較する監視回路と、出力周波数の演算に
用いる推定速度を求めた関数発生器と、前記電動機電流
を用いて演算された推定速度の供給通路に介挿され、前
記監視回路の比較結果により演算される速度の推定が不
可能となるような低速域のときに前記関数発生器からの
推定速度出力に切り換えられる切替器とを設けたことを
特徴とする速度センサレスベクトル制御装置。1. An estimated speed is calculated using the detected motor current, and a vector operation is performed using the estimated speed, an excitation current command and a torque current command to obtain an excitation voltage command and a torque voltage command, and the excitation voltage command and the torque voltage command are calculated. In a device that controls a three-phase induction machine using a voltage command and a torque voltage command, a monitoring circuit that compares the preset lower limit value of the estimated speed with the estimated speed value calculated by calculation, and the output frequency calculation The function generator for obtaining the estimated speed to be used and the supply passage for the estimated speed calculated by using the electric motor current are inserted so that the speed calculated by the comparison result of the monitoring circuit cannot be estimated. A speed sensorless vector control device comprising: a switch that switches to an estimated speed output from the function generator in a low speed range.
と同じ極性の設定値にしてことを特徴とする請求項1記
載の速度センサレスベクトル制御装置。2. The speed sensorless vector control device according to claim 1, wherein the lower limit value of the monitoring circuit is set to a set value having the same polarity as the direction of the exciting current command.
定値と同じ値にしたことを特徴とする請求項1および2
記載の速度センサレスベクトル制御装置。3. The maximum output value of the function generator is set to the same value as the set value of the monitoring circuit.
The speed sensorless vector control device described.
タートして最大値までクッションにて上昇することを特
徴とする請求項1記載の速度センサレスベクトル制御装
置。4. The speed sensorless vector control device according to claim 1, wherein the output value of the function generator starts from zero and rises up to a maximum value with a cushion at the time of starting.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5291565A JPH07143798A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Speed sensorless vector controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5291565A JPH07143798A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Speed sensorless vector controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07143798A true JPH07143798A (en) | 1995-06-02 |
Family
ID=17770570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5291565A Pending JPH07143798A (en) | 1993-11-22 | 1993-11-22 | Speed sensorless vector controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07143798A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0780967A3 (en) * | 1995-12-21 | 1998-06-10 | General Motors Corporation | Speed sensorless hybrid vector controlled induction motor with zero speed operation |
EP0884835A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for the field-oriented control of a sensorless asynchronmotor |
JP2005110470A (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Toshiba Kyaria Kk | Electric motor operation control device |
JP2010200584A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Toshiba Schneider Inverter Corp | Motor controller |
-
1993
- 1993-11-22 JP JP5291565A patent/JPH07143798A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0780967A3 (en) * | 1995-12-21 | 1998-06-10 | General Motors Corporation | Speed sensorless hybrid vector controlled induction motor with zero speed operation |
EP0884835A1 (en) * | 1997-06-12 | 1998-12-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for the field-oriented control of a sensorless asynchronmotor |
JP2005110470A (en) * | 2003-10-02 | 2005-04-21 | Toshiba Kyaria Kk | Electric motor operation control device |
JP2010200584A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Toshiba Schneider Inverter Corp | Motor controller |
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