JP4274618B2 - Inverter device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインバータ装置に係わり,特に低分解能のパルス・ジェネレータを用いた誘導電動機の速度制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図2は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。 図2において、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と一次磁束φ1が所定のトルク指令値T*と一次磁束指令値φ1*に追従するように電力変換器1の出力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と一次磁束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φ2iが入力される。誘導電動機2の二次磁束φ2i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と速度検出器3の出力である誘導電動機2の回転速度ωmを用いて二次磁束演算器6で演算される。速度制御器8は,誘導電動機2の回転速度ωmが所定の速度指令値ωm*に追従するようにトルク指令値T*を制御する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の二次磁束演算器6や速度制御器8では,速度検出器3の出力である誘導電動機2の回転速度ωmを用いている。誘導電動機2の回転速度ωmは,速度センサからの情報に基づいて速度検出器3で検出される。
速度センサとしては,ディジタル制御に適応したパルス・ジェネレータを用いるのが一般的である。また,コスト面において安価な低分解能のパルス・ジェネレータが用いられる。実際,速度検出器3において次のように誘導電動機2の回転速度ωmが検出される。
サンプリング周期内において,パルス・ジェネレータから発生したパルスの数と計測時間を用いて誘導電動機2の回転速度ωmが検出される。誘導電動機2の回転速度が低くなると,サンプリング周期内においてパルス・ジェネレータから発生するパルスの数が減少し,さらに極低速ではサンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しないときがある。また,低分解能のパルス・ジェネレータを用いた場合においては,サンプリング周期内にパルスが発生しない割合が増加する。サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においては,誘導電動機2の瞬時の回転速度をサンプリング周期毎に検出することが不可能となる。従って,速度検出器3の出力に含まれる速度検出誤差によって安定な速度制御を行うことが困難となる。
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、これらの課題を解消したインバータ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、
誘導電動機に電力を供給する電力変換器によりベクトル制御を行うインバータ装置において,前記誘導電動機の一次電圧相当を検出する電圧検出器と,該誘導電動機の一次電流相当を検出する電流検出器と,誘導電動機の回転速度を検出する速度検出器と,該電圧検出器の出力である一次電圧情報と前記電流検出器の出力である一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の回転速度を演算する第1速度演算器と,前記速度検出器から得た速度情報と,前記第1速度演算器から得た演算速度情報の平均値とを用いて補正速度を求め,該補正速度を用いて前記第1速度演算器から得た演算速度情報を補正することにより瞬時速度情報を演算するよう構成した第2速度演算器とから構成されたことを特徴とするインバータ装置である。
【0005】
2.請求項2について、
前記第1速度演算器から得た演算速度情報の演算としては,前記一次電流情報と前記瞬時速度情報及び前記誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第1二次磁束演算器,該第1二次磁束演算器から得た第1演算二次磁束情報及び前記一次電圧情報,一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから誘導電動機の二次磁束を演算する第2二次磁束演算器,該第2二次磁束演算器から得た第2演算二次磁束情報と前記一次電流情報及び誘導電動機の電気回路定数とから前記演算速度情報を演算するよう構成したことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置である。
【0007】
すなわち、図2に示す従来技術に,後述する図1に示す誘導電動機2の一次電圧v1を検出する電圧検出器9と,電圧検出器9の一次電圧v1と電流検出器4の一次電流i1と第1二次磁束演算器11の演算二次磁束φ2iから誘導電動機2の二次磁束φ2を演算する第2二次磁束演算器10と,電流検出器4の一次電流i1と第2速度演算器13の演算速度ωm^から誘導電動機2の二次磁束φ2iを演算する第1二次磁束演算器11と,第2二次磁束演算器10の演算二次磁束φ2と電流検出器4の一次電流i1から誘導電動機2の回転速度を演算する第1速度演算器12と,速度検出器3の回転速度ωmと第1速度演算器12の演算速度ωmcから該演算速度ωmcを補正する第2速度演算器13を具備したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図1のブロック図に基づいて説明する。
図1において、電圧検出器9と第2二次磁束演算器10と第1二次磁束演算器11と第1速度演算器12と第2速度演算器13が具備されている点が従来技術と異なる。
第1速度演算器12は第2二次磁束演算器10の演算二次磁束φ2と電流検出器4の一次電流i1を用いて,演算速度ωmcを次の(1)式に示す,
ωmc=p(φ2)−R2・M・(φ2d・i1q−φ2q・i1d)/L2/(φ2d・φ2d+φ2q・φ2q) (1)
より求める。ここでi1dとi1qは一次電流i1の成分であり,φ2dとφ2qは演算二次磁束φ2の成分である。また,p()は()内量の時間微分を表わす。R2は二次抵抗,Mは相互インダクタンス,L2は二次自己インダクタンスである。
【0009】
第2速度演算器13は高品質な瞬時速度情報を演算するものであり,速度検出器3の回転速度ωmと第1速度演算器12の演算速度ωmcを用いて,演算速度ωm^を(2)式に示す,
ωm^=ωmc+{ωm[k]−(Σωmc[m])/n} (2)
より求める。ここでωm[k]のkはパルス・ジェネレータからパルスが発生する時系列を表し,この時系列毎に速度検出器3から回転速度ωmが検出される。また,ωmc[m]のmはベクトル制御が実行される時系列を表す。
【0010】
(2)式の例では,パルス・ジェネレータからパルスが発生しパルスの数が更新されるまでにベクトル制御がn回実行したときを表し,Σωmc[m]で演算速度ωmcをn回足し合わせている。そして,(Σωmc[m])/nでn点の演算速度ωmcを用いてその平均値を求めている。
他の手段としては,パルス・ジェネレータからパルスが発生したときの演算速度ωmcを二点取りその平均値を求める方法がある。また,パルス・ジェネレータのパルス間のn点の演算速度ωmcに対して移動平均とか最小二乗法などの統計処理を適用することによってその平均値を求める方法がある。第2二次磁束演算器10は電圧検出器9の一次電圧v1と電流検出器4の一次電流i1と第1二次磁束演算器11の演算二次磁束φ2iを用いて,演算二次磁束φ2を(3)式に示す,
φ2=∫{(v1−R1・i1)・L2/M−(L1・L2/M−M)・p(i1)−K・(φ2−φ2i)}dt (3)
より求める。
ここで,R1は一次抵抗,L1は一次自己インダクタンス,Kはドリフト補償ゲインである。
【0011】
第1二次磁束演算器11は電流検出器4の一次電流i1と第2速度演算器13の演算速度ωm^を用いて,演算二次磁束φ2iを(4)式に示す,
φ2i=∫(M/L2・R2・i1−R2/L2・φ2i
+j・ωm^・φ2i)dt (4)
より求める。 ここで,jは回転行列を表す。
誘導電動機2の回転速度が低くなり,サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においては,(2)式によってサンプリング周期毎(ベクトル制御周期毎)に演算される誘導電動機2の瞬時の回転速度ωm^を速度制御器8や第1二次磁束演算器11にフィードバックすることで安定な速度制御が実現できる。
【0012】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、(2)式を用いてサンプリング周期毎(ベクトル制御周期毎)に誘導電動機2の瞬時の回転速度ωm^を演算し速度制御器8や第1二次磁束演算器11にフィードバックすることによって,サンプリング周期内にパルス・ジェネレータからパルスが発生しない速度領域においても安定な速度制御が実現できる。
また,第1速度演算器12の演算速度ωmcは電圧検出器9や電流検出器4の出力に含まれる検出誤差や誘導電動機2のパラメータ変動による設定誤差によって演算誤差を生じるが,(2)式ではパルス・ジェネレータからパルスが発生する毎に速度検出器3の回転速度ωmを用いて演算速度ωmcを補正しているので,安定な速度制御が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインバータ装置の一実施例を示すブロック線図である。
【図2】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 速度制御器
9 電圧検出器
10 第2二次磁束演算器
11 第1二次磁束演算器
12 第1速度演算器
13 第2速度演算器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter device, and more particularly to a speed control system for an induction motor using a low-resolution pulse generator.
[0002]
[Prior art]
FIG. 2 shows a block diagram of an example of the prior art, which will be described below with reference to this figure. In FIG. 2, electric power is supplied to the induction motor 2 from the power converter 1. The torque / magnetic flux controller 5 is a primary voltage command for controlling the output of the power converter 1 so that the torque T and the primary magnetic flux φ1 of the induction motor 2 follow a predetermined torque command value T * and a primary magnetic flux command value φ1 *. Outputs the value v1 *.
The torque T of the induction motor 2 and the primary magnetic flux φ1 input to the torque / flux controller 5 are calculated by the torque / flux calculator 7. The torque / flux calculator 7 receives the primary current i 1 of the induction motor 2 that is the output of the current detector 4 and the secondary flux φ 2 i of the induction motor 2 that is the output of the secondary flux calculator 6. The secondary magnetic flux φ2i of the induction motor 2 is obtained by using the primary current i1 of the induction motor 2 that is the output of the current detector 4 and the rotational speed ωm of the induction motor 2 that is the output of the speed detector 3 to obtain the secondary magnetic flux calculator 6. Calculated with The speed controller 8 controls the torque command value T * so that the rotational speed ωm of the induction motor 2 follows a predetermined speed command value ωm *.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The secondary magnetic flux calculator 6 and the speed controller 8 of the prior art use the rotational speed ωm of the induction motor 2 that is the output of the speed detector 3. The rotational speed ωm of the induction motor 2 is detected by the speed detector 3 based on information from the speed sensor.
As a speed sensor, a pulse generator adapted for digital control is generally used. In addition, an inexpensive low-resolution pulse generator is used in terms of cost. Actually, the rotational speed ωm of the induction motor 2 is detected by the speed detector 3 as follows.
Within the sampling period, the rotational speed ωm of the induction motor 2 is detected using the number of pulses generated from the pulse generator and the measurement time. When the rotational speed of the induction motor 2 is reduced, the number of pulses generated from the pulse generator decreases within the sampling period, and at a very low speed, no pulse is generated from the pulse generator within the sampling period. In addition, when a low-resolution pulse generator is used, the rate at which no pulses are generated within the sampling period increases. In the speed region where no pulse is generated from the pulse generator within the sampling period, it is impossible to detect the instantaneous rotational speed of the induction motor 2 for each sampling period. Therefore, it becomes difficult to perform stable speed control due to the speed detection error included in the output of the speed detector 3.
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 device that solves these problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems] In other words, means for achieving the purpose are:
1. In claim 1,
In an inverter device that performs vector control by a power converter that supplies power to an induction motor, a voltage detector that detects a primary voltage equivalent of the induction motor, a current detector that detects a primary current equivalent of the induction motor, The rotation speed of the induction motor is determined from a speed detector that detects the rotation speed of the motor, primary voltage information that is the output of the voltage detector, primary current information that is the output of the current detector, and an electric circuit constant of the induction motor. A corrected speed is obtained using a first speed calculator to be calculated, speed information obtained from the speed detector, and an average value of the calculated speed information obtained from the first speed calculator, and the corrected speed is used. in the inverter apparatus characterized by being composed of a second speed calculator configured to calculating the instantaneous speed information by correcting the operation speed information obtained from the first speed calculator That.
[0005]
2. Regarding claim 2,
The calculation of the calculation speed information obtained from the first speed calculator includes a first secondary magnetic flux for calculating a secondary magnetic flux of the induction motor from the primary current information, the instantaneous speed information, and an electric circuit constant of the induction motor. A second computing unit that computes the secondary magnetic flux of the induction motor from the first computing secondary magnetic flux information obtained from the first secondary magnetic flux computing unit, the primary voltage information, the primary current information, and the electric circuit constant of the induction motor; A configuration in which the calculation speed information is calculated from the secondary magnetic flux calculator, the second calculation secondary magnetic flux information obtained from the second secondary magnetic flux calculator, the primary current information, and the electric circuit constant of the induction motor. The inverter device according to claim 1.
[0007]
That is, in the prior art shown in FIG. 2, a voltage detector 9 that detects a primary voltage v1 of the induction motor 2 shown in FIG. 1 to be described later, a primary voltage v1 of the voltage detector 9, and a primary current i1 of the current detector 4 The second secondary
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described based on the block diagram of FIG.
In FIG. 1, the voltage detector 9, the second secondary
The
ωmc = p (φ2) −R2 · M · (φ2d · i1q−φ2q · i1d) / L2 / (φ2d · φ2d + φ2q · φ2q) (1)
Ask more. Here, i1d and i1q are components of the primary current i1, and φ2d and φ2q are components of the calculated secondary magnetic flux φ2. P () represents time differentiation of the amount in (). R2 is a secondary resistance, M is a mutual inductance, and L2 is a secondary self-inductance.
[0009]
The
ωm ^ = ωmc + {ωm [k] − (Σωmc [m]) / n} (2)
Ask more. Here, k in ωm [k] represents a time series in which pulses are generated from the pulse generator, and the rotational speed ωm is detected from the speed detector 3 for each time series. Further, m in ωmc [m] represents a time series in which vector control is executed.
[0010]
In the example of the formula (2), the vector control is executed n times from the time when the pulse is generated from the pulse generator and the number of pulses is updated, and the calculation speed ωmc is added n times by Σωmc [m]. Yes. Then, the average value is obtained using (Σωmc [m]) / n and the n-point calculation speed ωmc.
As another means, there is a method of obtaining two points of the calculation speed ωmc when the pulse is generated from the pulse generator and obtaining the average value. In addition, there is a method of obtaining an average value by applying a statistical process such as a moving average or a least-squares method to an n-point calculation speed ωmc between pulses of the pulse generator. The second secondary
φ2 = ∫ {(v1−R1 · i1) · L2 / M− (L1 · L2 / MM) · p (i1) −K · (φ2−φ2i)} dt (3)
Ask more.
Here, R1 is a primary resistance, L1 is a primary self-inductance, and K is a drift compensation gain.
[0011]
The first secondary
φ2i = ∫ (M / L2 / R2 / i1-R2 / L2 / φ2i
+ J · ωm ^ · φ2i) dt (4)
Ask more. Here, j represents a rotation matrix.
In the speed region where the rotation speed of the induction motor 2 becomes low and no pulse is generated from the pulse generator within the sampling period, the instantaneous value of the induction motor 2 calculated every sampling period (every vector control period) by the equation (2) Is fed back to the speed controller 8 and the first secondary
[0012]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the instantaneous rotational speed ωm ^ of the induction motor 2 is calculated for each sampling period (for each vector control period) using the equation (2) to calculate the speed controller 8 or the first secondary. By feeding back to the
Further, the calculation speed ωmc of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an inverter device of the present invention.
FIG. 2 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 Speed controller 9
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09078699A JP4274618B2 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Inverter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09078699A JP4274618B2 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Inverter device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000287475A JP2000287475A (en) | 2000-10-13 |
| JP4274618B2 true JP4274618B2 (en) | 2009-06-10 |
Family
ID=14008293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09078699A Expired - Lifetime JP4274618B2 (en) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | Inverter device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4274618B2 (en) |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP09078699A patent/JP4274618B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000287475A (en) | 2000-10-13 |
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