JP4076268B2

JP4076268B2 - Inverter control device

Info

Publication number: JP4076268B2
Application number: JP11439998A
Authority: JP
Inventors: 宜弘中村
Original assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Current assignee: Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11299300A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，誘導電動機の高速・高精度トルク制御システムに関するもので，誘導電動機の温度変化に伴う二次抵抗値変動によるトルク制御特性劣化に対してロバスト化を行うものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来技術の一例のブロック線図を示し，以下この図に基づいて説明を行う。誘導電動機２に電力変換器１から電力が供給される。トルク・磁束制御器５は，誘導電動機２のトルクＴと磁束φ１が所定のトルク指令値Ｔ＊と磁束指令値φ１＊に追従するように電力変換器１を制御する一次電圧指令値ｖ１＊を出力する。トルク・磁束制御器５に入力される誘導電動機２のトルクＴと磁束φ１は，トルク・磁束演算器７で演算される。トルク・磁束演算器７には電流検出器４の出力である誘導電動機２の一次電流ｉ１と，二次磁束演算器６の出力である誘導電動機２の二次磁束φ２が入力される。二次磁束φ２は，速度検出器３の出力である誘導電動機２の回転速度ωｍと，電流検出器４の出力である誘導電動機２の一次電流ｉ１と，誘導電動機２の二次抵抗値Ｒ２を用いて二次磁束演算器６で演算される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のトルク・磁束制御器５では，誘導電動機２のトルクＴと磁束φ１を所定のトルク指令値Ｔ＊と磁束指令値φ１＊に追従させるように制御を行なっている。この時，誘導電動機２のトルクＴと磁束φ１の演算を行う上で誘導電動機２の二次磁束φ２の情報が必要となる。二次磁束φ２は二次磁束演算器６で演算される。二次磁束演算器６では誘導電動機２の二次抵抗値Ｒ２を用いている。二次抵抗値Ｒ２は誘導電動機２の温度変化により変動してしまうが，二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２にはインバータ制御装置の初期運転時の自動計測値が設定される。従って，その後の運転での温度変化による二次抵抗値Ｒ２の変動によって二次磁束演算器６の出力である二次磁束φ２に演算誤差を生じる。二次磁束演算器６の出力である二次磁束φ２に生じた演算誤差によって，誘導電動機２のトルクＴと磁束φ１の演算にも誤差を生じる。そのため，トルク・磁束制御器５の出力は所定のトルク指令値Ｔ＊と磁束指令値φ１＊に見合ったものではなく，誘導電動機２において所定の出力トルクが得られない。
本発明は上述した点に鑑みて創案されたもので、その目的とするところは、これらの欠点を解決し，所定のトルクが得られるインバータ制御装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、
１）請求項１において，
電流検出器４の出力である一次電流ｉ１から一次角速度を演算する第一一次角速度演算器と，二次磁束演算器６の出力である二次磁束φ２から一次角速度を演算する第二一次角速度演算器と，第一一次角速度演算器の一次角速度情報と第二一次角速度演算器の一次角速度情報の差が零となるように二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２を調整する二次抵抗調整器を具備するものである。
【０００５】
２）請求項２において、
誘導電動機２の一次電圧を検出または一次電圧指令値ｖ１＊から推定する電圧検出器の一次電圧情報から一次角速度を演算する第三一次角速度演算器と，二次磁束演算器６の出力である二次磁束φ２から一次角速度を演算する第二一次角速度演算器と，第三一次角速度演算器の一次角速度情報と第二一次角速度演算器の一次角速度情報の差が零となるように二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２を調整する二次抵抗調整器を具備するものである。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の請求項１記載の一実施例を示すブロック図，図２は本発明の請求項２記載の一実施例を示すブロック図であり，図１においては，第一一次角速度演算器８と第二一次角速度演算器９と二次抵抗調整器１０が具備されている点と二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２に二次抵抗調整器１０の出力を用いていることが従来技術と異なる。第一一次角速度演算器８は電流検出器４の一次電流ｉ１を用いて，一次角速度ω１１を

により求める。ここでｉ１ｄとｉ１ｑは一次電流ｉ１の成分であり，ｐ（）は（）内量の時間微分を表わす。
【０００７】
第二一次角速度演算器９は二次磁束演算器６の二次磁束φ２を用いて，一次角速度ω１２を

により求める。ここでφ２ｄとφ２ｑは二次磁束φ２の成分であり，ｐ（）は（）内量の時間微分を表わす。
【０００８】
二次磁束演算器６は電流検出器４の一次電流ｉ１と速度検出器３の回転速度ωｍを用いて，二次磁束φ２を
φ２＝∫｛（１／Ｌ２）
＊（Ｍ＊Ｒ２＊ｉ１−Ｒ２＊φ２＋ｊ＊ωｍ＊Ｌ２＊φ２）｝ｄｔ（３）
により求める。ここで二次抵抗値Ｒ２に二次抵抗調整器１０の出力を用いる。また，Ｍは相互インダクタンスでＬ２は二次自己インダクタンスである。
【０００９】
二次抵抗調整器１０は第一一次角速度演算器８の一次角速度ω１１と第二一次角速度演算器９の一次角速度ω１２を用いて，
Ｒ２＝（Ｋｉ／ｓ＋Ｋｐ）＊（ω１１−ω１２）（４）
により二次抵抗値Ｒ２を求める。ここでＫｉは積分ゲインでＫｐは比例ゲインである。また，１／ｓは積分を表わす。
【００１０】
第一一次角速度演算器８の一次角速度ω１１は電流検出器４の一次電流ｉ１の情報のみを用いて求められており，誘導電動機２の温度変化による演算誤差は生じないので真値と考えることができる。第二一次角速度演算器９の一次角速度ω１２の演算には二次抵抗値Ｒ２の情報を用いるので誘導電動機２の温度変化による二次抵抗値Ｒ２の変動によって演算誤差を生じる。一次角速度ω１２がその真値と考える一次角速度ω１１と等しくなるように二次抵抗調整器１０によって二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２を調整することで誘導電動機２の温度変化によって生じる演算誤差をなくし，トルク・磁束制御器５による高精度なトルク制御を実現する。
【００１１】
次に，本発明の請求項２記載の実施例を図２に基づいて説明する。
図２においては，第一一次角速度演算器８に代わって第三一次角速度演算器１１と電圧検出器１２が具備されている点が実施例１と異なる。電圧検出器１２は誘導電動機２の一次電圧ｖ１を検出または一次電圧指令値ｖ１＊から推定する。第三一次角速度演算器１１は電圧検出器１２の一次電圧ｖ１を用いて，一次角速度ω１３を，

により求める。ここでｖ１ｄとｖ１ｑは一次電圧ｖ１の成分であり，ｐ（）は（）内量の時間微分を表わす。二次磁束演算器６と第二一次角速度演算器９と二次抵抗調整器１０のアルゴリズムは図１で説明した通りである。
【００１２】
第三一次角速度演算器１１の一次角速度ω１３は電圧検出器１２の一次電圧ｖ１の情報のみを用いて求められており，誘導電動機２の温度変化による演算誤差は生じないので真値と考えることができる。
図１で述べたように，第二一次角速度演算器９の一次角速度ω１２の演算には二次抵抗値Ｒ２の情報を用いるので誘導電動機２の温度変化による二次抵抗値Ｒ２の変動によって演算誤差を生じる。一次角速度ω１２がその真値と考える一次角速度ω１３と等しくなるように二次抵抗調整器１０によって二次磁束演算器６の二次抵抗値Ｒ２を調整することで誘導電動機２の温度変化によって生じる演算誤差をなくし，実施例１と同様にトルク・磁束制御器５による高精度なトルク制御を実現する。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、誘導電動機２の温度変化による二次抵抗値Ｒ２の変動に対して本発明による補償を行うことで, トルク・磁束制御器５によって誘導電動機２では所定の出力トルクが得られ，高精度なトルク制御が実現でき，実用上、極めて有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインバータ制御装置の実施例１を示すブロック線図である。
【図２】本発明のインバータ制御装置の実施例２を示すブロック線図である。
【図３】従来技術の一例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１電力変換器
２誘導電動機
３速度検出器
４電流検出器
５トルク・磁束制御器
６二次磁束演算器
７トルク・磁束演算器
８第一一次角速度演算器
９第二一次角速度演算器
１０二次抵抗調整器
１１第三一次角速度演算器
１２電圧検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-speed and high-accuracy torque control system for induction motors, and is intended to make robust against torque control characteristic deterioration due to secondary resistance value fluctuation accompanying temperature change of the induction motor.
[0002]
[Prior art]
FIG. 3 shows a block diagram of an example of the prior art, which will be described below with reference to this figure. Electric power is supplied from the power converter 1 to the induction motor 2. The torque / magnetic flux controller 5 generates a primary voltage command value v1 * for controlling the power converter 1 so that the torque T and the magnetic flux φ1 of the induction motor 2 follow a predetermined torque command value T * and a magnetic flux command value φ1 *. Output. The torque T and the magnetic flux φ1 of the induction motor 2 input to the torque / flux controller 5 are calculated by the torque / flux calculator 7. The torque / magnetic flux calculator 7 receives the primary current i1 of the induction motor 2 that is the output of the current detector 4 and the secondary magnetic flux φ2 of the induction motor 2 that is the output of the secondary magnetic flux calculator 6. The secondary magnetic flux φ2 includes the rotation speed ωm of the induction motor 2 that is the output of the speed detector 3, the primary current i1 of the induction motor 2 that is the output of the current detector 4, and the secondary resistance value R2 of the induction motor 2. And is calculated by the secondary magnetic flux calculator 6.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the torque / magnetic flux controller 5 of the prior art, control is performed so that the torque T and magnetic flux φ1 of the induction motor 2 follow a predetermined torque command value T * and magnetic flux command value φ1 *. At this time, information on the secondary magnetic flux φ2 of the induction motor 2 is required to calculate the torque T and the magnetic flux φ1 of the induction motor 2. The secondary magnetic flux φ2 is calculated by the secondary magnetic flux calculator 6. The secondary magnetic flux calculator 6 uses the secondary resistance value R2 of the induction motor 2. Although the secondary resistance value R2 varies depending on the temperature change of the induction motor 2, the secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 is set to an automatic measurement value during the initial operation of the inverter control device. Accordingly, a calculation error occurs in the secondary magnetic flux φ2 that is the output of the secondary magnetic flux calculator 6 due to the change in the secondary resistance value R2 due to the temperature change in the subsequent operation. Due to the calculation error generated in the secondary magnetic flux φ2 which is the output of the secondary magnetic flux calculator 6, an error also occurs in the calculation of the torque T and the magnetic flux φ1 of the induction motor 2. Therefore, the output of the torque / magnetic flux controller 5 does not correspond to the predetermined torque command value T * and the magnetic flux command value φ1 *, and the predetermined output torque cannot be obtained in the induction motor 2.
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide an inverter control device that can solve these drawbacks and obtain a predetermined torque.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In other words, the means to achieve that purpose is
1) In claim 1,
A first primary angular velocity calculator that calculates the primary angular velocity from the primary current i1 that is the output of the current detector 4, and a secondary primary that calculates the primary angular velocity from the secondary magnetic flux φ2 that is the output of the secondary magnetic flux calculator 6. The secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 is adjusted so that the difference between the primary angular velocity information of the angular velocity calculator and the first primary angular velocity calculator and the primary angular velocity information of the second primary angular velocity calculator is zero. The secondary resistance regulator is provided.
[0005]
2) In claim 2,
These are the outputs of the third primary angular velocity calculator and the secondary magnetic flux calculator 6 that calculate the primary angular velocity from the primary voltage information of the voltage detector that detects or estimates the primary voltage of the induction motor 2 from the primary voltage command value v1 *. The difference between the primary angular velocity information of the second primary angular velocity calculator that calculates the primary angular velocity from the secondary magnetic flux φ2 and the primary angular velocity information of the third primary angular velocity calculator and the primary angular velocity information of the second primary angular velocity calculator is zero. A secondary resistance adjuster for adjusting the secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 is provided.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the first aspect of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the second aspect of the present invention. In FIG. Using the output of the secondary resistance adjuster 10 as the secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 and the point where the calculator 8, the second primary angular velocity calculator 9 and the secondary resistance adjuster 10 are provided. Is different from the prior art. The first primary angular velocity calculator 8 uses the primary current i1 of the current detector 4 to calculate the primary angular velocity ω11.

Ask for. Here, i1d and i1q are components of the primary current i1, and p () represents the time differentiation of the amount in ().
[0007]
The second primary angular velocity calculator 9 uses the secondary magnetic flux φ2 of the secondary magnetic flux calculator 6 to calculate the primary angular velocity ω12.

Ask for. Here, φ2d and φ2q are components of the secondary magnetic flux φ2, and p () represents time differentiation of the amount in parentheses.
[0008]
The secondary magnetic flux calculator 6 uses the primary current i1 of the current detector 4 and the rotational speed ωm of the speed detector 3 to change the secondary magnetic flux φ2 to φ2 = ∫ {(1 / L2)
* (M * R2 * i1-R2 * φ2 + j * ωm * L2 * φ2)} dt (3)
Ask for. Here, the output of the secondary resistance adjuster 10 is used as the secondary resistance value R2. M is a mutual inductance and L2 is a secondary self-inductance.
[0009]
The secondary resistance adjuster 10 uses the primary angular velocity ω11 of the first primary angular velocity calculator 8 and the primary angular velocity ω12 of the second primary angular velocity calculator 9,
R2 = (Ki / s + Kp) * (ω11−ω12) (4)
To obtain the secondary resistance value R2. Here, Ki is an integral gain, and Kp is a proportional gain. 1 / s represents integration.
[0010]
The primary angular velocity ω11 of the first primary angular velocity calculator 8 is obtained using only the information of the primary current i1 of the current detector 4, and no calculation error due to the temperature change of the induction motor 2 occurs. Can do. Since the information of the secondary resistance value R2 is used for the calculation of the primary angular velocity ω12 of the second primary angular velocity calculator 9, a calculation error occurs due to the fluctuation of the secondary resistance value R2 due to the temperature change of the induction motor 2. Calculation caused by temperature change of the induction motor 2 by adjusting the secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 by the secondary resistance adjuster 10 so that the primary angular speed ω12 becomes equal to the primary angular velocity ω11 considered to be the true value. The error is eliminated and high-precision torque control by the torque / flux controller 5 is realized.
[0011]
Next, an embodiment according to claim 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
2 is different from the first embodiment in that a third primary angular velocity calculator 11 and a voltage detector 12 are provided in place of the first primary angular velocity calculator 8. The voltage detector 12 detects or estimates the primary voltage v1 of the induction motor 2 from the primary voltage command value v1 *. The third primary angular velocity calculator 11 uses the primary voltage v1 of the voltage detector 12 to calculate the primary angular velocity ω13,

Ask for. Here, v1d and v1q are components of the primary voltage v1, and p () represents the time differentiation of the amount in (). The algorithms of the secondary magnetic flux calculator 6, the second primary angular velocity calculator 9, and the secondary resistance adjuster 10 are as described in FIG.
[0012]
The primary angular velocity ω13 of the third primary angular velocity calculator 11 is obtained by using only the information of the primary voltage v1 of the voltage detector 12, and an arithmetic error due to a temperature change of the induction motor 2 does not occur. Can do.
As described in FIG. 1, since the information of the secondary resistance value R <b> 2 is used for the calculation of the primary angular velocity ω <b> 12 of the second primary angular velocity calculator 9, the calculation is performed by the change of the secondary resistance value R <b> 2 due to the temperature change of the induction motor 2. An error is generated. Calculation caused by temperature change of the induction motor 2 by adjusting the secondary resistance value R2 of the secondary magnetic flux calculator 6 by the secondary resistance adjuster 10 so that the primary angular speed ω12 becomes equal to the primary angular velocity ω13 considered to be the true value. The error is eliminated and high-precision torque control by the torque / flux controller 5 is realized as in the first embodiment.
[0013]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the compensation according to the present invention is performed for the fluctuation of the secondary resistance value R2 due to the temperature change of the induction motor 2, so that the torque / flux controller 5 causes the induction motor 2 to have a predetermined value. Output torque can be obtained, high-accuracy torque control can be realized, and it is extremely useful in practice.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing Example 1 of an inverter control device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing Example 2 of the inverter control device of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power converter 2 Induction motor 3 Speed detector 4 Current detector 5 Torque / flux controller 6 Secondary flux calculator 7 Torque / flux calculator 8 First primary angular velocity calculator 9 Second primary angular velocity calculator 10 Secondary resistance adjuster 11 Third primary angular velocity calculator 12 Voltage detector

Claims

A power converter for supplying power to the induction motor; a speed detector for detecting the rotational speed of the motor; a current detector for detecting a primary current of the motor; speed information of the speed detector; and the current detector A secondary magnetic flux calculator for calculating a secondary magnetic flux from the primary current information of the electric motor according to a secondary resistance value of the motor, a secondary magnetic flux information of the secondary magnetic flux calculator and a primary current information of the current detector from the primary current information of the motor. Torque / magnetic flux calculator for calculating torque and magnetic flux, and torque for controlling the power converter so that the calculated torque information and the calculated magnetic flux information of the torque / flux calculator follow a predetermined torque command value and magnetic flux command value. -In an inverter control device consisting of a magnetic flux controller,
A first primary angular velocity calculator that calculates a primary angular velocity from primary current information of the current detector; a second primary angular velocity calculator that calculates a primary angular velocity from secondary magnetic flux information of the secondary magnetic flux calculator; and Secondary resistance adjustment for adjusting a secondary resistance value of the secondary magnetic flux calculator so that a difference between primary angular velocity information of the first primary angular velocity calculator and primary angular velocity information of the second primary angular velocity calculator becomes zero An inverter control device comprising a device.

In place of the first primary angular velocity calculator, a third primary angular velocity calculator that calculates a primary angular velocity from primary voltage information of a voltage detector that detects or estimates a primary voltage of the motor from a primary voltage command value is provided. The inverter control device according to claim 1.