JP4730997B2 - Induction motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファン・ポンプを代表とする産業用機械駆動用誘導電動機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば図8は、参考文献:山村,大野 他 「パワーエレクトロニクス入門」オーム社発行 平成7年2月改訂)のp209〜p210に記載された、従来のインバータ装置において、誘導電動機を運転するためのV/f一定制御装置の全体構成図であり、同図において、1は商用電源、2は整流器、3はインバータ主回路、4は誘導電動機、5は負荷機械、6はV/f制御器、7は主回路駆動信号発生器である。
【0003】
以下にその動作の概略を説明する。整流器2は商用電源1が供給する交流電力を直流電力へ変換する。インバータ主回路3は、主回路駆動信号発生器7が出力する駆動信号に基づき、整流器2が供給する直流電圧を交流電圧に変換し、誘導電動機4に出力する。インバータ主回路3が出力する交流電圧に対する電圧振幅指令値|V|* 、電圧周波数指令値ωVf* は、外部から入力する誘導電動機の回転速度指令値(回転周波数指令値)ωm * に従ってV/f制御器6において演算する。
【0004】
V/f制御器6においては、一般的には以下の式(1)(2)のように演算が行われ、電圧振幅指令値|V|* 、電圧周波数指令値ωVf* が主回路駆動信号発生器7へ出力される。ただしKVfは誘導電動機の定格を考慮して算定される電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比である。
ωVf* = ωm * ----------------- (1)
|V|* = KVf・ωVf* ----------------- (2)
すなわち、V/f一定制御とは、電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比KV f を一定として、誘導電動機4に印加する交流電圧を制御することを意味している。
【0005】
なお、V/f制御器6においては、インバータ主回路3 が出力する交流電圧の周波数の上限、すなわちインバータ出力周波数の上限ωVfmax を、誘導電動機4 の回転速度領域を考慮して設定しておく。そして、インバータ出力周波数の上限ωVfmax を超える回転周波数指令値がV/f制御器に入力された場合には、
式(1)において、ωVf* = ωVfmax * と演算することで誘導電動機4 の回転速度が安全運転上の限界速度を超過することを防いでいる。
【0006】
主回路駆動信号発生器7は、電圧振幅指令値|V|* 、電圧周波数指令値ωVf* をインバータ駆動信号に変換し、インバータ主回路3に出力する。こうしてインバータ主回路3は電圧振幅指令値|V|* 、電圧周波数指令値ωVf* に従った交流電圧を誘導電動機4に出力し、誘導電動機4は後述するV/f一定制御下の運転特性に従って回転する。この構成によって、インバータ出力周波数の上限ωVfmax を超えない範囲において、任意の回転速度指令値ωm * に従った誘導電動機4 の可変速運転が可能となる。
【0007】
次に、V/f一定制御下の誘導電動機4 の運転特性について、負荷機械5 との物理的関係の面から説明する。なお、説明を単純にするため、この明細書全般に渡り、誘導電動機4 の極対数を1 として扱う。
【0008】
図9は、前記を考慮しV/f一定制御下における誘導電動機4と負荷機械5の物理関係の周波数特性を説明するボード線図である。Gmecaは負荷機械5におけるトルク変動Δτから回転速度変動Δωm までの伝達特性である。GIMはV/f一定制御下の誘導電動機4における回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性である。
【0009】
トルク変動Δτが負荷機械5に入力されると、負荷機械5における伝達特性Gmecaに基づいて負荷機械5は加減速し、回転速度変動Δωm を出力する。そして回転速度変動Δωm が誘導電動機4に入力されると、誘導電動機4における伝達特性GIMに基づいて誘導電動機4 はトルク変動Δτを出力する。よって、負荷機械5と誘導電動機4には回転速度変動Δωm とトルク変動Δτの入出力関係による物理ループが存在する。
【0010】
ここで誘導電動機4における伝達特性GIMにおける重要な基本特性を説明する。誘導電動機4はインバータ主回路3が出力する交流電圧の周波数である電圧周波数指令値ωVf* と回転速度ωm の差に基本的に比例関係となるトルクτを出力する。よって回転速度ωm が回転速度変動Δωm を伴った場合に、すべりを介して発生するトルクτに現れるトルク変動Δτは、回転速度変動Δωm とは逆符号となる。
【0011】
すなわち、回転速度ωm が電圧周波数指令値ωVf* 近傍に保たれているときに、負荷機械5 に回転速度変動Δωm が生じると、誘導電動機4は前記の伝達特性GIMに従って回転速度変動Δωm と逆符号のトルク変動Δτを発生させ、負荷機械5 に出力する。このトルク変動Δτは負荷機械5 にとっては元の回転速度変動Δωm を打ち消そうとする逆符号の入力であるため、伝達特性Gmecaの出力後の回転速度変動Δωm は、元の回転速度変動Δωm よりも小さくなる。そしてΔωm の減少により誘導電動機4における伝達特性GIMの入力が減少し、これに伴い誘導電動機4 における伝達特性GIMの出力であるトルク変動Δτも減少する。このように回転速度変動Δωm とトルク変動Δτとからなる物理ループには、回転速度変動Δωm 、トルク変動Δτを共に0 に収束させようとする安定な特性があり、再び回転速度ωm は電圧周波数指令値ωVf* 近傍に再び保たれる。
【0012】
以上に示したV/f一定制御下における回転速度変動Δωm とトルク変動Δτとからなる物理ループの安定な特性により、誘導機固有の伝達特性GIMの応答より十分緩やかな可変速運転の用途においては、回転速度センサを用いない簡易な装置構成である前記V/f一定制御装置において、電圧周波数指令値ωVf* を回転速度指令値ωm * として与えれば、任意の回転速度指令値ωm * に従った回転速度制御が可能である。
【00013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のV/f制御装置において負荷機械が共振特性をもつ場合、その機械共振周波数や誘導電動機の運転周波数の条件によっては、大振幅の自励振動が発生し、かつ持続するという問題点があった。
【0014】
この発明は前記の問題点を解消するためになされたもので、誘導電動機の周波数特性を改善し、振動の発生を回避して安定して誘導電動機と負荷機械を運転することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる誘導電動機の制御装置は、外部から入力される回転周波数指令値をインバータ主回路の出力電圧に対する第1の電圧振幅指令値及び第1の電圧周波数指令値に変換するV/f制御器と、電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器a と、前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器b と、前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以上に修正するように演算するものである。
【0016】
また、外部から入力される回転周波数指令値をインバータ主回路の出力電圧に対する第1の電圧振幅指令値及び第1の電圧周波数指令値に変換するV/f制御器と、電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器a と、前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器b と、前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以下から−270[deg] 以上に修正するように演算するものである。
【0017】
また、補償演算部は第1の電圧周波数指令値が、0からV/f制御器の内部で設定されたインバータ出力周波数の上限値以下のいかなる値をとる条件においても、前記第1の電圧周波数指令値以下の全周波数領域にあって、前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相が、−270[deg] 以上になるよう修正する演算を行うものである。
【0018】
また、補償演算部は、誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流を入力して前記誘導電動機のトルク分電流を推定して出力するトルク分電流推定器と、このトルク分電流推定器が出力するトルク分電流に基づき電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を演算する補償指令値演算器とを備えるものである。
【0019】
また、補償演算部は電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値との比が、第1の電圧振幅指令値と第1の電圧周波数指令値との比と同じになるよう演算するものである。
【0020】
また、補償指令値演算器はトルク分電流に基づいて、ハイパスフィルタと比例ゲインにより電圧周波数補償指令値を演算するものである。
【0021】
また、補償指令値演算器はトルク分電流に基づいて、ハイパスフィルタとローパスフィルタと比例ゲインにより電圧周波数補償指令値を演算するものである。
【0022】
さらに、補償指令値演算器は、ハイパスフィルタのカットオフ周波数ω1 および比例ゲインKp の値を次の式により設定し、電圧周波数補償指令値を演算するものである。
ω1 = {tan (β)}2 ・ωσ
Kp = (ωVfmax 2 +ω1 2 )/(ωVfmax ・tan (β)・kG )
ただし、上式においてβ、ωσ、ωVfmax 、kG は以下で定める設定定数である。
β=90−α[deg] 、α=20[deg] 以上、
ωσ:誘導電動機の(二次抵抗値/二次漏れリアクタンス値)、
ωVfmax :電圧周波数の運転条件における最大値、
kG :誘導電動機の(二次磁束の一次側換算値/一次漏れリアクタンス値)
【0023】
【実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における誘導電動機の制御装置を示すもので、前記従来装置の図8と同一符号は同一又は相当部分を示す。 整流器2は商用電源1が供給する交流電力を直流電力へ変換する。インバータ主回路3は、主回路駆動信号発生器7が出力する駆動信号に基づき、整流器2が供給する直流電圧を交流電圧に変換し、誘導電動機4に出力し、負荷機械5を運転する。インバータ主回路3が出力する交流電圧に対する電圧振幅指令値|V|* 、電圧周波数指令値ωVf* は、外部から入力する誘導電動機の回転速度指令値(回転周波数指令値)ωm * に従ってV/f制御器6において演算する。
【0024】
8は誘導機電流検出器、9aはトルク分電流推定演算器、10は補償指令値演算器、11aは減算器a、11bは減算器bである。また、トルク分電流推定演算器9a及び補償指令値演算器10をまとめて補償演算部20aとする。
【0025】
以下にその動作を説明する。誘導機電流検出器8は誘導電動機4を流れる誘導機電流Iu ,Iv ,Iw を検出する。トルク分電流推定演算器9aでは誘導機電流検出器8が出力する誘導機電流Iu ,Iv ,Iw およびV/f制御器6が出力するωVf* に基づき、以下の式(3)(4)の演算を行うことで誘導電動機4 のトルク分電流iq を推定算出する。
θ* =∫ωVf* dt ----------------- (3)
iq =−Iu ・cos(θ* )―Iv ・cos(θ* ―120)
―Iw ・cos(θ* ―240) ----------------- (4)
【0026】
補償指令値演算器10ではトルク分電流推定演算器9aからトルク分電流iq が入力され、次の式(5)で表される伝達特性を含んだ式(6)(7)の補償演算を行う。ただし、sはラプラス演算子、ω1 はハイパスフィルタのカットオフ周波数、Kp は比例ゲインとして、KVfは電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比である。
Gh =Kp ・s/(s+ω1 ) ----------------- (5)
ΔωVf* (s)=Gh ・iq (s)----------------- (6)
Δ|V|* (s)=KVf・ΔωVf* (s) ---------- (7)
【0027】
こうして補償指令値演算器10は電圧振幅補償指令値Δ|V|* を減算器a11aに、電圧周波数補償指令値ΔωVf* を減算器b11bにそれぞれ出力する。
そして減算器a11aでは、V/f制御器6 が出力する第1の電圧振幅指令値|V|* と電圧振幅補償指令値Δ|V|* の差を第2の電圧振幅指令値|V|**として算出し、主回路駆動信号発生器7 へ出力する。また減算器b11bも同様に、V/f制御器6が出力する第1の電圧周波数指令値ωVf* と電圧周波数補償指令値ΔωVf* の差を第2の電圧周波数指令値ωVf**として算出し、主回路駆動信号発生器7へ出力する。
【0028】
前記実施の形態1によって課題が解決できる原理を説明するため、まず、従来のV/f一定制御における課題である、負荷機械5 の機械共振周波数ωmeca、誘導電動機4 の運転条件に依存した自励振動が発生する原理について述べる。このためには、図2 に示した誘導電動機4 における伝達特性GIM31と負荷機械5 における伝達特性Gmeca30とによって構成される物理ループ −GIM・Gmecaの周波数特性に注目する必要がある。ここで、図9の説明で述べたように、誘導電動機4における伝達特性GIM自身が負荷機械5 の伝達特性Gmecaの回転速度変動Δωm を打ち消すフィードバックの特性であるため、安定性に関する議論の性格上、以下では誘導電動機4における伝達特性については−1 を乗じ−GIMとして位相特性の説明を行う。
【0029】
図9(c)は前記物理ループ−GIM・Gmecaの周波数特性を説明するボード線図である。
図9(a) は、負荷機械5 におけるトルク変動Δτから回転速度変動Δωm までの伝達特性Gmecaのボード線図である。例として機械共振周波数ωmecaが40[Hz]の場合を示している。Gmecaは機械共振周波数ωmecaでゲインに非常に大きなピークがあり、位相が+90[deg] から―90[deg] に変化する特性をもつ。
【0030】
図9(b) は、V/f一定制御により電圧周波数指令値ωVf*=50[Hz]で駆動された誘導電動機における、回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMに−1 を乗じた伝達特性−GIMボード線図である。−GIM は誘導電動機の電圧方程式を線形化することにより次のように記述することができる。
−GIM ≒{KT ・Kg /(s+ωσ)}・{(s2 +b1 s+ωVf* 2 )/(s2 +a1 s+ωp 2 )} ----------------- (8)
ただしKT 、Kg 、b1 、a1 、ωp は全て誘導電動機の定数から決まる値であり、以下の関係が成り立つ。
ωp ≒ωVf* ---------------- (9)
a1 ≒2b1 ----------------- (10)
【0031】
以上から−GIMの特性は、カットオフ周波数をωσとする一次遅れに、電圧周波数指令値ωVf* 付近における約−5[ dB] のゲイン変化、±20[deg] の急峻な位相変化が加わった形となる。よって誘導機回路定数や運転条件によっては、図9(b)における例のように、電圧周波数指令値ωVf* 以下の周波数領域において急峻な位相遅れのために、−GIMの位相が、―90[deg] を下回る周波数領域X が現れる。
【0032】
図9(c)は、物理ループ−GIM・Gmecaのボード線図である。前記の誘導電動機4 と負荷機械5 の互いの周波数特性により、図9(a)に示す機械共振周波数ωmecaと、図9(b)に示す周波数領域X が重なるケースでは、物理ループにおいて位相が−180[deg] を下回る周波数領域において、共振によるピークのためゲインが0[ dB] 以上となることが分かる。従って物理ループ−G IM・Gmeca が不安定化するため、負荷機械5 と誘導電動機4 との間で振動が発生・持続することになる。
【0033】
次に、実施の形態1における誘導機電流検出器8、トルク分電流推定演算器9a、補償指令値演算器10、減算器11a、11bを追加することによって、従来問題とされた自励振動の発生回避が可能となる直接の原理について述べる。
【0034】
図3は、実施の形態1 のように補償演算部20aを付加した場合における、物理ループの周波数特性を説明する図である。図3(a)は負荷機械5 におけるトルク変動Δτから回転速度変動Δωm までの伝達特性Gmecaのボード線図であり、図9(a)と同一である。
【0035】
図3(b)は、補償演算部20aによって位相進み遅れ補償を施した上で、電圧周波数指令値ωVf* =50[Hz]で駆動された場合における、誘導電動機における回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMh に−1を乗じた伝達特性−GIMh のボード線図である。
【0036】
図3(c)は、前記補償が施された後の物理ループ −GIMh ・Gmecaのボード線図の一例である。
【0037】
補償指令値演算器10は、式(5)におけるパラメータKp とω1 を後述のように設定することにより、図3(c)の従来例の物理ループ−GIM・Gmecaにおける不安定化領域、すなわち、機械共振周波数ωmecaを含む周波数領域で位相が―90[deg] 以下であった誘導電動機4に関する伝達特性−GIMを、同じ周波数領域で位相が―90[deg] 以上である伝達特性−GIMh となるように補償演算している。言い換えると、機械共振周波数ωmecaを含む周波数領域で誘導電動機4の伝達特性GIMの位相が−270[deg] 以上となるように演算補償している。
【0038】
この補償により、図3(c)に示すとおり物理ループ−GIMh ・Gmeca において、位相―180[deg] 以下かつゲイン0[ dB] 以上となる周波数領域をなくして安定化することができ、問題であった自励振動を発生させず、安定に誘導電動機4と負荷機械5を運転することが可能である。
【0039】
次に、前記補償指令値演算器10によって誘導電動機4の伝達特性GIMをGIMh へと修正できる理由について述べる。補償指令値演算器10におけるトルク分電流iq から電圧周波数補償指令値ΔωVf* までの伝達特性Gh を、カットオフ周波数ω1 のハイパスフィルタと比例ゲインKp で構成し、電圧振幅補償指令値Δ|V|* と電圧周波数補償指令値ΔωVf* の比を、電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比KVfとした例、すなわち補償指令値演算器での演算を式(5)(6)(7)とした例で説明を行う。
【0040】
図4は、定数設定の説明に利用する、誘導電動機4の状態量の入出力に関するブロック図を示す。ただし、インバータの応答が理想的であるとし、式(5)(6)(7)に関して、電圧振幅補償指令値Δ|V|* 、電圧周波数補償指令値ΔωVf* によって変化する実際のインバータ出力振幅変動Δ|V|、インバータ出力周波数変動ΔωVfはそれぞれ電圧振幅補償指令値Δ|V|* 、電圧周波数補償指令値ΔωVf* と一致するとして説明する。
【0041】
Gwmは誘導電動機における、回転速度変動Δωm からトルク分電流変動Δiq までの伝達特性である。Gw は式(6)(7)のように電圧振幅補償指令値Δ|V|* と電圧周波数補償指令値ΔωVf* の比を、電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比KVfとした条件下におけるインバータ出力周波数振動ΔωVfからトルク分電流変動Δiq までの伝達特性である。また、KT はトルク定数である。
【0042】
補償指令値演算器10がない従来の場合における回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMは、
GIM=KT Gwm ----------------- (11)
と表すことができる。このGIMに−1 を乗じたボード線図は、図9(b)に示したとおりであり、誘導機回路定数や運転条件によって、インバータ周波数の下側の領域において、位相が−90[deg] より極端に遅れる周波数領域が存在する。
【0043】
このような特性に対して、補償指令値演算器10のループを追加すると、以下の式(12)のようにGh 、Gw を含んだ補償効果Gmod によって、回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性はGIMからGIMh に変化するように補償できる。
Gmod =(1+Gh ・Gw )-1 ------------- (12)
GIMh =Gmod ・GIM ------------- (13)
【0044】
次に、前記補償効果Gmod を物理ループ安定化のための位相進み補償特性となるよう設定し、自励発生の回避を可能とする方法について述べる。以下、Gmod を構成しているGh 、Gw のカットオフ周波数と直流ゲインに注目して説明する。Gw は大域的には、以下の式のようにカットオフ周波数ωσの一次遅れと比例ゲインの組み合わせとして近似記述できる。
Gw ≒Kg /(s+ωσ)=Gσ ----------- (14)
一方、補償指令値演算における特性Gh は式(5)のとおりカットオフ周波数ω1 のハイパスフィルタと比例ゲインKp とからなっているとする。
【0045】
図5は、前記Gw 、Gh からなる補償効果Gmod =(1+Gh ・Gw )-1のボード線図の一例である。位相特性に注目すると、周波数対数軸におけるωσとω1 の中点、すなわち(ωσ・ω1 )1/2 を中心として位相遅れ・進み補償となっていることが確認できる。すなわち、位相進み補償領域は、補償指令値演算器のパラメータであるω1 の設定を調整することで変化させることができる。そして位相補償量は比例ゲインKp によって設定可能である。
【0046】
よって、設定指針として負荷機械5 の機械共振周波数ωmecaを含む周波数領域で、−GIMh の位相が―90[deg] 以上となる、すなわちGIMh の位相が−270[deg] 以上となるGmod が得られるように、補償指令値演算器におけるGh のパラメータω1 、Kp の設定を行えば、物理ループ −GIMh ・Gmeca は安定化するため、自励振動を発生させず、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することが可能となる。
【0047】
前記の補償指令値演算器10の設計原理を発展し、電圧周波数指令値ωVf* が、0から前記V/f制御器6 の内部で設定されたインバータ出力周波数の上限ωVfmax 以下のいかなる値をとる条件においても、補償後の誘導電動機4 の伝達特性GIMh に−1を乗じた伝達特性−GIMh における位相特性が電圧周波数指令値ωVf* 以下で常に−90[deg] 以上となるよう、言い換えると補償後の誘導電動機4 の伝達特性GIMh における位相特性が電圧周波数指令値ωVf* 以下で常に−270[deg] 以上となるように、補償指令値演算器10の設定を行えば、物理ループ−GIMh ・Gmeca は、インバータ出力周波数の上限ωVfmax 以下の全周波数領域で 電圧周波数指令値ωVf* がいかなる場合においても、位相が−180[deg] 以上となるため安定となり、負荷機械5 の機械共振周波数ωmecaがいかなる値であっても、また電圧周波数指令値ωVf* が0以上、上限ωVfmax 以下のいかなる値であっても、自励振動を発生させず、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することが可能となる。
【0048】
ここで、前記の補償指令値演算器10として式(5)(6)(7)を用いた場合における、補償指令値演算器内部パラメータω1 、Kp の具体的設定法の一例について以下に述べる。
【0049】
まず設計指針をより簡易かつ具体的にする。補償前の誘導電動機の、回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMにおいて、電圧周波数指令値ωVf* 付近における急峻な位相遅れを±α[deg] と見積もることができると仮定する。そこでGIMに−1を乗じた−GIMが電圧周波数指令値ωVf* に依存しない大域的な一次遅れ特性KT Kg /(s+ωσ)のみで考え、その位相遅れが、(−90+α)[deg] となる周波数ω2 から、インバータ出力周波数の上限ωVfmax までの領域で、常に−90[deg] から+α[deg] の余裕を持たせる補償効果Gmod が得られるような、補償指令値演算器におけるGh の伝達特性設計を考える。
【0050】
この設計指針から、補償指令値演算器におけるハイパスフィルタのカットオフ周波数ω1 および比例ゲインKp の値は次のように求まる。
ω1 ={tan (β)}2 ωσ ---------------- (15)
Kp =(ωVfmax 2 +ω1 2 )/(ωVfmax ・tan (β)・kG ) (16)
ただし、上式においてβ、ωσ、ωVfmax 、kG は以下で定める設定定数である。
β=90−α[deg] 、α=20[deg] 以上、
ωσ:誘導電動機の(二次抵抗値/二次漏れリアクタンス値)、
ωVfmax :電圧周波数の運転条件における最大値、
kG :誘導電動機の(二次磁束の一次側換算値/一次漏れリアクタンス値)
である。
図3、4の例に示した通常の誘導電動機の場合、式(9)(11)のa1 、b1 の関係から、ほぼα=20[deg] である。よってαを20[deg] 以上とおいて、(15)(16)の設定を施せば、補償後の誘導電動機における回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMh に−1を乗じた伝達特性−GIMh について、前記ω2 からωVfmax までの全ての周波数領域で、電圧周波数指令値ωVf* 近傍で位相の急変が存在しても、必ず位相を−90[deg] 以上とすることができる。これにより物理ループ−GIMh ・Gmecaが安定化するため、自励振動を発生させず、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することが可能である。
【0051】
以上の補償原理説明の例で示しているように、補償指令値演算器10は、GIMに対する位相進み補償特性を得る目的のためにハイパス特性を持たせる設計を施すことになるが、実装に際しては、安定化設計に影響のない周波数範囲でローパスフィルタを付加することも可能である。すなわち、このローパスフィルタによって高周波ノイズを除去したり、補償ループGh ・Gw の安定性を確保しながら、物理ループ−GIMh ・Gmecaの安定化を図ることができる。
【0052】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2における誘導電動機の制御装置を示すもので、図中、図1の各部と同一符号は同一又は相当部分を示す。12は直流母線電流検出器、9bはトルク分電流推定演算器である。実施の形態2では、実施の形態1における誘導機電流検出器8、トルク分電流推定演算器9aの機能を、直流母線電流検出器12、トルク分電流推定演算器9bによって置き換えたものである。
【0053】
以下にその動作について説明する。構成部品1から7の動作は、従来例の図8及び実施の形態1の図1の動作と同一である。直流母線電流検出器12では、整流器2からインバータ主回路3に流れる直流母線電流idcを検出し、トルク分電流推定演算器9bに入力する。トルク分電流推定演算器9bでは、直流母線電流検出器12で得られる直流母線電流idcと電圧周波数指令値ωVf**に基づき、以下の式(17)の演算を行う。なお、Vdcは直流母線電圧の値であり、この発明においては実測値ではなく定格値を用いても発明の効果の精度に影響はない。Kr はトルク定数である。
iq =(Vdc・idc)/(Kr ・ωVf* ) --------- (17)
【0054】
トルク分電流推定演算器9bにおいて算出されたiq は、補償指令値演算器10に入力される。その後段、補償指令値演算器10、減算器a11a、減算器b11bの動作は、実施の形態1と同一である。従って、補償指令値演算器10の設定を同様に行うことによって、物理ループ−GIMh ・Gmecaを安定化し、自励振動の発生を抑制し、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することができる。
【0055】
実施の形態3.
実施の形態1における補償原理説明では補償指令値演算器10の構造を、次数1のハイパスフィルタと比例ゲインの組み合わせとしているが、他の補償指令値演算器10の例として、インバータ周波数ωVfによって共振特性が変化する構造のフィルタを用いても振動の回避が可能である例を説明する。
【0056】
このときの補償指令値演算器では、以下に示す式(18)(19)(20)の演算を行う。ただし、Kh 、c1 、d1 、d2 は誘導電動機の回路定数から決定し設定する定数である。また、電圧振幅補償指令値Δ|V|* と電圧周波数補償指令値ΔωVf* の比は、実施の形態1 での設定例と同様に、電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比KVfと同一とする。
Gh 2 =−Kh*(s2 +d1 s+d2 )/(s2 +c1 s+ωVf 2 )(18)
ΔωVf* (s)=Gh 2 ・iq (s) ---------------- (19)
Δ|V|* (s)=KVf・ΔωVf* (s) --------------- (20)
式(19)(20)は実施の形態1 での設定の説明における式(6)(7)と同一である。
【0057】
よって、インバータ出力周波数変動ΔωVfからトルク分電流変動Δiq までの伝達特性Gw は、実施の形態1の場合とまったく同一となる。従って、図4に示した誘導電動機4 の状態量の入出力に関するブロック図に則して実施の形態1と本例を比較した場合、補償指令値演算器における伝達特性がGh とGh 2 とで異なるだけであり、この点以外において、実施の形態1 の補償設定の概念を本例に流用可能である。
【0058】
伝達特性Gh 2 を用いた補償指令値演算器10のループを追加し、かつc1 、d1 、d2 を理想的に設定した場合、次の式(21)に示す伝達特性Gh 2 、および前記伝達特性Gw を含んだ補償効果Gmod 2 を得ることができる。ただし、Gwmは実施の形態1の説明や図4の説明でも述べたように、誘導電動機4 における回転速度変動Δωm からトルク分電流変動Δiq までの伝達特性であり、Gσは式(14)で示したように、誘導電動機4 の回路定数で決定される一次遅れ特性である。この補償効果Gmod 2 は、Gwmの逆特性を含むことから、Gwmや誘導電動機4 における回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性GIMの大きな特徴であった、電圧周波数指令値ωVf* 近傍の急峻な約±20[deg] の位相変化を打ち消す効果をもつことになる。
【0059】
図7はGmod 2 のボード線図を示したものであり、誘導電動機に対し位相進み遅れ補償を施す場合において、補償演算器としてインバータ周波数に従って特性を変えるノッチフィルタを用いたときの具体的設計法を説明する図である。図9(b) のGIMと比較すると、電圧周波数指令値ωVf* 近傍におけるそれぞれの位相特性の急峻な進み・遅れの関係はちょうど逆になっていることが図の上からも分かる。
Gmod 2 =(1+Gh 2 ・Gw )-1≒Gσ・(―Gwm-1) ---- (21)
【0060】
よって、前記補償効果Gmod 2 によって、誘導電動機4 の伝達特性を、GIMから、式(22)に示す単純な一次遅れ特性に基づくGIMh 2 のように修正が可能である。そのため、電圧周波数指令値ωVf* がいかなる条件であっても伝達特性GIMh 2 に−1を乗じた伝達特性−GIMh 2 の位相は、常に−90[deg] 以上である。
【0061】
GIMh 2 =Gmod 2 ・GIM≒−KT ・Gσ --------- (22)
これにより修正後の物理ループ −GIMh 2 ・Gmecaの位相を常に−180[deg] 以上とすることで物理ループ−GIMh 2 ・Gmecaは安定となるため、自励振動の発生を抑制し、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することが可能である。
【0062】
実施の形態4.
図1 に構成を示した実施の形態1では、補償指令値演算器10において、電圧振幅補償指令値Δ|V|* と電圧周波数補償指令値ΔωVf* の比を、電圧振幅指令値|V|* と電圧周波数指令値ωVf* の比KVfと同一として演算しているが、これは特に限定するものではなく、例えばΔ|V|* を常に0としても良い。
【0063】
このような場合においても補償指令値演算器10におけるトルク分電流iq から電圧周波数補償指令値ΔωVf* までの伝達特性を適切に設定し、回転周波数指令ωm * 以下である負荷機械5 の機械共振周波数ωmecaにおいて、誘導電動機4 の回転速度変動Δωm からトルク変動Δτまでの伝達特性の位相を −270[deg] 以下から ―270[deg] 以上に修正するように演算することにより、誘導電動機4 と負荷機械5 とからなる物理ループは安定化でき、自励振動を発生を抑制し、誘導電動機4と負荷機械5を安定に運転することが可能である。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の誘導電動機の制御装置によれば、外部から入力される回転周波数指令値をインバータ主回路の出力電圧に対する第1の電圧振幅指令値及び第1の電圧周波数指令値に変換するV/f制御器と、電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器a と、前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器b と、前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以上に修正するように演算するので、誘導電動機と負荷機械からなる物理ループを安定化させ、自励振動の発生を抑制し、安定に負荷機械および誘導電動機を運転することができる。
【0065】
また、外部から入力される回転周波数指令値をインバータ主回路の出力電圧に対する第1の電圧振幅指令値及び第1の電圧周波数指令値に変換するV/f制御器と、電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器a と、前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器b と、前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以下から−270[deg] 以上に修正するように演算するので、誘導電動機と負荷機械からなる物理ループを安定化させ、自励振動の発生を抑制し、安定に負荷機械および誘導電動機を運転することができる。
【0066】
また、補償演算部は第1の電圧周波数指令値が、0からV/f制御器の内部で設定されたインバータ出力周波数の上限値以下のいかなる値をとる条件においても、前記第1の電圧周波数指令値以下の全周波数領域にあって、前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相が、−270[deg] 以上になるよう修正する演算を行うので、負荷機械の機械共振周波数がいかなるものであっても、また第1の電圧周波数指令値が前記上限値以下のいかなるものであっても、誘導電動機と負荷機械からなる物理ループを安定化させ、自励振動の発生を抑制し、安定に負荷機械および誘導電動機を運転することができる。
【0067】
また、補償演算部は、誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流を入力して前記誘導電動機のトルク分電流を推定して出力するトルク分電流推定器と、このトルク分電流推定器が出力するトルク分電流に基づき電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を演算する補償指令値演算器とを備えるので、トルク変動と単純な比例関係にある物理量であるトルク分電流を演算に用いることができ、物理的意味をもって把握できる誘導電動機内部の伝達特性を用いて、誘導電動機における回転速度変動Δωm からトルク変動までの伝達特性を操作することが可能である。
【0068】
また、補償演算部は電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値との比が、第1の電圧振幅指令値と第1の電圧周波数指令値との比と同じになるよう演算するので、物理ループの周波数特性を安定化させる際に必要となる、誘導電動機内部の伝達特性を簡易な構造で求められることから、簡易な補償演算及びパラメータ設定によって、負荷機械と誘導電動機からなる物理ループの周波数特性の安定化を達成でき、自励振動の発生を抑制し、安定した負荷機械および誘導電動機の運転を達成することができる。
【0069】
また、補償指令値演算器はトルク分電流に基づいて、ハイパスフィルタと比例ゲインにより電圧周波数補償指令値を演算するので、ハイパスフィルタのカットオフ周波数と比例ゲインの値を調整することで、簡単に誘導電動機における回転速度変動からトルク変動までの伝達特性を操作することが可能である。
【0070】
また、補償指令値演算器はトルク分電流に基づいて、ハイパスフィルタとローパスフィルタと比例ゲインにより電圧周波数補償指令値を演算するので、ローパスフィルタによって補償ループの安定性向上やセンサノイズ除去の効果を得ながら、ハイパスフィルタのカットオフ周波数と比例ゲインの値を調整することで、誘導電動機における回転速度変動からトルク変動までの伝達特性を操作することが可能である。
【0071】
さらに、補償指令値演算器は、ハイパスフィルタのカットオフ周波数ω1 および比例ゲインKp の値を次の式により設定し、電圧周波数補償指令値を演算するので、
ω1 ={tan (β)}2 ・ωσ
Kp =(ωVfmax 2 +ω1 2 )/(ωVfmax ・tan (β)・kG )
誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性をインバータ周波数に依存しない大域的な一次遅れ特性と近似した場合の位相遅れが、(−270+α)[deg] となる周波数から、インバータ運転周波数の上限周波数ωVfmax までの領域で、常に−270[deg] から+α[deg] の余裕を持たせるような位相進み補償が可能となり、αを20[deg] 以上と設定すれば、負荷機械の機械共振周波数が前記周波数領域内のいずれにあっても、誘導電動機と負荷機械からなる物理ループを安定化させ、自励振動の発生を抑制し、安定に負荷機械および誘導電動機を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図2】 V/f制御下における誘導電動機と負荷機械との間の物理関係を表す図である。
【図3】 この発明による物理ループの安定性改善を説明する図である。
【図4】 この発明によって誘導電動機の伝達特性に対し位相進み遅れ補償を施す概念を説明する図である。
【図5】 この発明によって誘導電動機に対し位相進み遅れ補償を施す場合において、補償演算器としてハイパスフィルタと比例ゲインを用いたときの具体的設計法を説明する図である。
【図6】 この発明の実施の形態2による誘導電動機の制御装置を示す構成図である。
【図7】 この発明によって誘導電動機に対し位相進み遅れ補償を施す場合において、補償演算器としてインバータ周波数に従って特性を変えるノッチフィルタを用いたときの具体的設計法を説明する図である。
【図8】 従来のV/f一定制御装置の構成図である。
【図9】 従来のV/f一定制御における物理ループの周波数特性の説明図である。
【符号の説明】
1 商用電源 2 整流器
3 インバータ主回路 4 誘導電動機
5 負荷機械 6 V/f制御器
7 主回路駆動信号発生器 8 誘導機電流検出器
9a 、9b トルク分電流推定演算器 10 補償指令値演算器
11a 減算器a 11b 減算器b
12 母線電流検出器 20a 補償演算部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an industrial machine drive induction motor represented by a fan pump.
[0002]
[Prior art]
For example, FIG. 8 shows a reference V: for operating an induction motor in a conventional inverter device described in p209 to p210 of Reference Document: Yamamura, Ohno et al. 1 is a general configuration diagram of a constant / f control device, in which 1 is a commercial power source, 2 is a rectifier, 3 is an inverter main circuit, 4 is an induction motor, 5 is a load machine, 6 is a V / f controller, 7 Is a main circuit drive signal generator.
[0003]
The outline of the operation will be described below. The
[0004]
In the V /
ωVf* = ωm* ----------------- (1)
| V | * = KVf・ ΩVf* ----------------- (2)
That is, the V / f constant control is a voltage amplitude command value | V | * and a voltage frequency command value ω.Vf* Ratio KV fAs a constant, induction motor4This means that the AC voltage applied to the is controlled.
[0005]
In the V /
In equation (1), ωVf* = ωVfmaxBy calculating *, the rotation speed of the
[0006]
The main circuit
[0007]
Next, the operating characteristics of the
[0008]
FIG. 9 is a Bode diagram illustrating the frequency characteristics of the physical relationship between the
[0009]
When the torque fluctuation Δτ is input to the load machine 5, the load machine 5 is accelerated or decelerated based on the transfer characteristic Gmeca in the load machine 5, and the rotational speed fluctuation Δω.mIs output. And rotational speed fluctuation ΔωmIs input to the
[0010]
Here, the transfer characteristic G in the
[0011]
That is, the rotational speed ωmIs the voltage frequency command value ωVf* When kept in the vicinity, rotational speed fluctuation ΔωmWhen this occurs, the
[0012]
Rotational speed fluctuation Δω under V / f constant control shown abovemAnd the characteristic of the physical loop composed of torque fluctuation Δτ, the transfer characteristic G inherent to the induction machineIMIn a variable speed driving application that is sufficiently gentler than the response of the V / f constant control device having a simple device configuration that does not use a rotational speed sensor, the voltage frequency command value ωVf* Is the rotational speed command value ωmIf given as *, an arbitrary rotation speed command value ωm* Rotational speed control according to
[00013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the load machine has a resonance characteristic in the conventional V / f control device, depending on the conditions of the machine resonance frequency and the operation frequency of the induction motor, a large amplitude self-excited vibration is generated and persists. was there.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to improve the frequency characteristics of an induction motor and stably operate an induction motor and a load machine while avoiding the occurrence of vibration.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The induction motor control device according to the present invention converts a rotation frequency command value input from the outside into a first voltage amplitude command value and a first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit. A voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the input current of the induction motor or the DC bus current of the inverter, and the voltage amplitude compensation command value from the first voltage amplitude command value. A subtractor a that subtracts the value and outputs a second voltage amplitude command value; and a subtractor b that subtracts the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value and outputs a second voltage frequency command value. And a main circuit drive signal generator that converts the second voltage amplitude command value and the second voltage frequency command value into drive signals for the inverter main circuit, and the compensation calculation unit includes:The phase characteristic in the transmission characteristic from the torque fluctuation to the rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], andBelow the rotation frequency command valueMachine that isAt the resonance frequency, the calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor is corrected to −270 [deg] or more.
[0016]
A V / f controller that converts a rotation frequency command value input from the outside into a first voltage amplitude command value and a first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit; a voltage amplitude compensation command value; A compensation calculation unit for computing a voltage frequency compensation command value based on an input current of the induction motor or a DC bus current of the inverter, and a second voltage amplitude by subtracting the voltage amplitude compensation command value from the first voltage amplitude command value A subtractor a that outputs a command value; a subtractor b that subtracts the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value and outputs a second voltage frequency command value; and the second voltage amplitude command. A main circuit drive signal generator that converts a value and the second voltage frequency command value into a drive signal for the inverter main circuit, and the compensation calculation unit includes:The phase characteristic in the transmission characteristic from the torque fluctuation to the rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], andBelow the rotation frequency command valueMachine that isAt the resonance frequency, the calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor is corrected from −270 [deg] or less to −270 [deg] or more.
[0017]
In addition, the compensation calculation unit is configured to output the first voltage frequency command value under any condition where the first voltage frequency command value takes any value from 0 to an upper limit value of the inverter output frequency set in the V / f controller. All frequency range below the command valueThe phase characteristic of the transfer characteristic from torque fluctuation to rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], and the rotation In the machine resonance frequency that is below the frequency command value,The calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor becomes −270 [deg] or more.
[0018]
The compensation calculation unit receives an input current of the induction motor or a DC bus current of the inverter and estimates and outputs a torque current of the induction motor, and the torque current estimator outputs And a compensation command value calculator for calculating a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the torque component current.
[0019]
The compensation calculation unit calculates the ratio between the voltage amplitude compensation command value and the voltage frequency compensation command value to be the same as the ratio between the first voltage amplitude command value and the first voltage frequency command value. .
[0020]
The compensation command value calculator calculates a voltage frequency compensation command value using a high-pass filter and a proportional gain based on the torque component current.
[0021]
The compensation command value calculator calculates a voltage frequency compensation command value using a high-pass filter, a low-pass filter, and a proportional gain based on the torque component current.
[0022]
Furthermore, the compensation command value calculator is used for the cutoff frequency ω of the high-pass filter.1The value of the proportional gain Kp is set by the following equation to calculate the voltage frequency compensation command value.
ω1= {Tan (β)}2・ Ωσ
Kp = (ωVfmax 2+ Ω1 2) / (ΩVfmax・ Tan (β) ・ kG)
Where β, ωσ, ωVfmax, KGIs a setting constant defined below.
β = 90−α [deg], α = 20 [deg] or more,
ωσ: (secondary resistance value / secondary leakage reactance value) of the induction motor,
ωVfmax: Maximum value in operating condition of voltage frequency,
kG: Induction motor (secondary magnetic flux primary conversion value / primary leakage reactance value)
[0023]
Embodiment
FIG. 1 shows a control apparatus for an induction motor according to
[0024]
8 is an induction machine current detector, 9a is a torque component current estimation calculator, 10 is a compensation command value calculator, 11a is a subtractor a, and 11b is a subtractor b. Further, the torque
[0025]
The operation will be described below. The induction machine
θ*= ∫ωVf* dt ----------------- (3)
iq = -Iu.cos (θ*) -Iv · cos (θ*―120)
―Iw · cos (θ*―240) ----------------- (4)
[0026]
The compensation
Gh = Kp.s / (s + ω1----------------- (5)
ΔωVf* (S) = Gh • iq (s) ----------------- (6)
Δ | V | * (s) = KVf・ ΔωVf* (S) ---------- (7)
[0027]
In this way, the compensation
In the subtractor a11a, the difference between the first voltage amplitude command value | V | * output from the V /
[0028]
In order to explain the principle that the problem can be solved by the first embodiment, first, self-excitation that depends on the mechanical resonance frequency ωmeca of the load machine 5 and the operating condition of the
[0029]
FIG. 9C shows the physical loop-G.IM-It is a Bode diagram explaining the frequency characteristic of Gmeca.
FIG. 9 (a) shows the torque fluctuation Δτ in the load machine 5 to the rotational speed fluctuation Δω.mIt is a Bode diagram of transfer characteristic Gmeca until. As an example, the case where the mechanical resonance frequency ωmeca is 40 [Hz] is shown. Gmeca has a mechanical resonance frequency ωmeca with a very large peak in gain, and a characteristic in which the phase changes from +90 [deg] to -90 [deg].
[0030]
FIG. 9B shows the voltage frequency command value ω by the constant V / f control.Vf* = Rotational speed fluctuation Δω in an induction motor driven at 50 [Hz]mTo G of torque fluctuation ΔτIMTransfer characteristic -G multiplied by -1IMIt is a Bode diagram. -GIMCan be described as follows by linearizing the voltage equation of the induction motor.
-GIM ≒ {KT・ Kg / (s + ωσ)} · {(s2+ B1s + ωVf*2) / (S2+ A1s + ωp2)} ----------------- (8)
KT, Kg, b1, A1, Ωp are all values determined from the constants of the induction motor, and the following relationship holds.
ωp ≒ ωVf* ---------------- (9)
a1≒ 2b1 ----------------- (10)
[0031]
From above -GIMThe characteristic is that the voltage frequency command value ωVf* A gain change of about -5 [dB] in the vicinity and a steep phase change of ± 20 [deg] are added. Therefore, depending on the induction machine circuit constants and operating conditions, the voltage frequency command value ω as shown in the example of FIG.Vf* Due to steep phase lag in the following frequency range,IMAppears in the frequency region X where the phase of the phase is less than −90 [deg].
[0032]
FIG. 9C shows a physical loop-G.IM・ Gmeca's Bode diagram. In the case where the mechanical resonance frequency ωmeca shown in FIG. 9A and the frequency region X shown in FIG. 9B overlap due to the mutual frequency characteristics of the
[0033]
Next, by adding the induction machine
[0034]
FIG. 3 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the physical loop when the
[0035]
FIG. 3B illustrates the voltage frequency command value ω after the phase advance / delay compensation is performed by the compensation calculation unit 20a.Vf* = Rotational speed fluctuation Δω in induction motor when driven at 50 [Hz]mTo G of torque fluctuation ΔτIMTransfer characteristic h multiplied by -1 -GIMIt is a Bode diagram of h.
[0036]
FIG. 3C shows a physical loop −G after the compensation is applied.IMh • An example of a Gmeca Bode diagram.
[0037]
Compensation
[0038]
Due to this compensation, the physical loop -G as shown in FIG.IMh In Gmeca, it is possible to stabilize by eliminating the frequency region where the phase is less than 180 [deg] and the gain is 0 [dB] or more. It is possible to operate the load machine 5.
[0039]
Next, the transfer command G of the
[0040]
FIG. 4 is a block diagram relating to the input / output of the state quantity of the
[0041]
Gwm is the rotation speed fluctuation Δω in the induction motor.mTo the torque current fluctuation Δiq. Gw is a voltage amplitude compensation command value Δ | V | * and a voltage frequency compensation command value Δω as in equations (6) and (7).Vf* Ratio of voltage amplitude command value | V | * and voltage frequency command value ωVf* Ratio KVfInverter output frequency oscillation ΔωVfTo the torque current fluctuation Δiq. KTIs a torque constant.
[0042]
Rotational speed fluctuation Δω in the conventional case without the compensation
GIM= KTGwm ----------------- (11)
It can be expressed as. This GIMThe Bode diagram obtained by multiplying -1 by 1 is as shown in FIG. 9 (b). The phase is more extreme than -90 [deg] in the lower region of the inverter frequency depending on the induction machine circuit constants and operating conditions. There is a frequency region that lags behind.
[0043]
When a loop of the compensation
Gmod = (1 + Gh · Gw)-1 ------------- (12)
GIMh = Gmod ・ GIM ------------- (13)
[0044]
Next, a method is described in which the compensation effect Gmod is set to have a phase lead compensation characteristic for stabilizing the physical loop, and self-excitation can be avoided. Hereinafter, description will be made by paying attention to the cut-off frequency and DC gain of Gh and Gw constituting Gmod. Globally, Gw can be approximated as a combination of a first-order lag of the cutoff frequency ωσ and a proportional gain as in the following equation.
Gw≈Kg / (s + ωσ) = Gσ ----------- (14)
On the other hand, the characteristic Gh in the compensation command value calculation is the cut-off frequency ω as shown in Equation (5).1, And a proportional gain Kp.
[0045]
FIG. 5 shows a compensation effect Gmod = (1 + Gh · Gw) composed of Gw and Gh.-1It is an example of a Bode diagram. Focusing on the phase characteristics, ωσ and ω on the frequency logarithmic axis1Midpoint, that is, (ωσ · ω1)1/2It can be confirmed that the phase lag / lead compensation is centered on. That is, the phase lead compensation region is the parameter of the compensation command value calculator ω1It can be changed by adjusting the setting. The phase compensation amount can be set by the proportional gain Kp.
[0046]
Therefore, −G in the frequency region including the machine resonance frequency ωmeca of the load machine 5 as a setting guideline.IMThe phase of h is greater than -90 [deg], that is, GIMThe parameter ω of Gh in the compensation command value calculator is obtained so that Gmod having a phase of h of −270 [deg] or more can be obtained.1If Kp is set, physical loop -GIMh Since Gmeca is stabilized, it is possible to stably operate the
[0047]
The design principle of the compensation command value calculator 10 has been developed, and the voltage frequency command value ωVf* Is the upper limit ω of the inverter output frequency set in the V / f controller 6 from 0VfmaxThe transfer characteristic G of the induction motor 4 after compensation under any of the following conditionsIMTransfer characteristic h multiplied by -1 -GIMThe phase characteristic at h is the voltage frequency command value ωVf* In the following, the transmission characteristic G of the induction motor 4 after compensation is set so that it is always more than −90 [deg].IMThe phase characteristic at h is the voltage frequency command value ωVf* If the compensation command value calculator 10 is set so that it is always −270 [deg] or more, the physical loop −GIMh ・ Gmeca is the upper limit of the inverter output frequency ωVfmaxVoltage frequency command value ω in all frequency ranges belowVf* In any case, the phase becomes −180 [deg] or more, so that the phase is stable, and the voltage resonance command value ωmeca of the load machine 5 is any value and the voltage frequency command value ωVf* Is 0 or more, upper limit ωVfmaxWith any of the following values, the induction motor 4 and the load machine 5 can be stably operated without generating self-excited vibration.
[0048]
Here, when the equations (5), (6), and (7) are used as the compensation
[0049]
First, design guidelines are made simpler and more specific. Rotational speed fluctuation Δω of induction motor before compensationmTo G of torque fluctuation ΔτIMVoltage frequency command value ωVf* Assume that a steep phase lag in the vicinity can be estimated as ± α [deg]. So GIM-G multiplied by -1IMIs the voltage frequency command value ωVf* Global first-order lag characteristic K independent ofTConsidering only Kg / (s + ωσ), from the frequency ω2 at which the phase delay becomes (−90 + α) [deg], the upper limit ω of the inverter output frequencyVfmaxConsider the design of the transfer characteristic of Gh in the compensation command value calculator so that the compensation effect Gmod that always gives a margin of −90 [deg] to + α [deg] in the region up to.
[0050]
From this design guideline, the cutoff frequency ω of the high-pass filter in the compensation command value calculator1The value of the proportional gain Kp is obtained as follows.
ω1= {Tan (β)}2ωσ ---------------- (15)
Kp = (ωVfmax 2+ Ω1 2) / (ΩVfmax・ Tan (β) ・ kG(16)
Where β, ωσ, ωVfmax, KGIs a setting constant defined below.
β = 90−α [deg], α = 20 [deg] or more,
ωσ: (secondary resistance value / secondary leakage reactance value) of the induction motor,
ωVfmax: Maximum value in operating condition of voltage frequency,
kG: Induction motor (secondary magnetic flux primary conversion value / primary leakage reactance value)
It is.
In the case of the normal induction motor shown in the examples of FIGS. 3 and 4, a in equations (9) and (11)1, B1Therefore, α = 20 [deg]. Therefore, if α is set to 20 [deg] or more and the settings of (15) and (16) are performed, the rotational speed fluctuation Δω in the induction motor after compensation is set.mTo G of torque fluctuation ΔτIMTransfer characteristic h multiplied by -1 -GIMFor h, from ω2 to ωVfmaxVoltage frequency command value ω in all frequency ranges up toVf* Even if there is a sudden phase change in the vicinity, the phase can always be −90 [deg] or more. As a result, physical loop-GIMh. Since Gmeca is stabilized, it is possible to stably operate the
[0051]
As shown in the above explanation of the compensation principle, the compensation command
[0052]
6 shows an induction motor control apparatus according to
[0053]
The operation will be described below. The operations of the
iq = (Vdc · idc) / (Kr · ωVf*) --------- (17)
[0054]
Iq calculated in the torque
[0055]
In the explanation of the compensation principle in the first embodiment, the structure of the compensation
[0056]
The compensation command value calculator at this time performs the calculations of the following equations (18), (19), and (20). However, Kh, c1, D1, D2Is a constant determined from the circuit constant of the induction motor. Also, the voltage amplitude compensation command value Δ | V | * and the voltage frequency compensation command value ΔωVf* The ratio of the voltage amplitude command value | V | * and the voltage frequency command value ω is the same as the setting example in the first embodiment.Vf* Ratio KVfSame as
Gh2= -Kh * (s2+ D1s + d2) / (S2+ C1s + ωVf 2(18)
ΔωVf* (S) = Gh2・ Iq (s) ---------------- (19)
Δ | V | * (s) = KVf・ ΔωVf* (S) --------------- (20)
Expressions (19) and (20) are the same as Expressions (6) and (7) in the description of the setting in the first embodiment.
[0057]
Therefore, inverter output frequency fluctuation ΔωVfTo the torque component current fluctuation Δiq is exactly the same as in the first embodiment. Therefore, when the present embodiment is compared with the first embodiment in accordance with the block diagram relating to the input / output of the state quantity of the
[0058]
Transfer characteristic Gh2Is added to the compensation
[0059]
Figure 7 shows Gmod2Is a diagram illustrating a specific design method when a notch filter that changes characteristics according to an inverter frequency is used as a compensation calculator when phase lead / lag compensation is performed on an induction motor. is there. G in Fig. 9 (b)IMVoltage frequency command value ωVf* It can also be seen from the top of the figure that the relationship between the steep advance and delay of each phase characteristic in the vicinity is exactly reversed.
Gmod2= (1 + Gh2・ Gw)-1≒ Gσ ・ (-Gwm-1---- (21)
[0060]
Therefore, the compensation effect Gmod2To transfer the transfer characteristic of the
[0061]
GIMh2= Gmod2・ GIM≒ -KT・ Gσ --------- (22)
As a result, the corrected physical loop -GIMh2・ By always setting the phase of Gmeca to -180 [deg] or more, physical loop -GIMh2-Since Gmeca becomes stable, it is possible to suppress the occurrence of self-excited vibration and to stably operate the
[0062]
In the first embodiment shown in FIG. 1, in the compensation command
[0063]
Even in such a case, the voltage frequency compensation command value Δω is calculated from the torque current iq in the compensation command value calculator 10.Vf* The transfer characteristics up to * are set appropriately, and the rotation frequency command ωm* At the machine resonance frequency ωmeca of the load machine 5 below, the rotational speed fluctuation Δω of the
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the induction motor control apparatus of the present invention, the rotation frequency command value input from the outside is converted into the first voltage amplitude command value and the first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit. A V / f controller for converting to a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the input current of the induction motor or the DC bus current of the inverter, and the first voltage amplitude command A subtractor a that subtracts the voltage amplitude compensation command value from the value and outputs a second voltage amplitude command value; and a second voltage frequency command that subtracts the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value. A subtractor b for outputting a value; and a main circuit drive signal generator for converting the second voltage amplitude command value and the second voltage frequency command value into drive signals for the inverter main circuit, and the compensation The arithmetic unit isThe phase characteristic in the transmission characteristic from the torque fluctuation to the rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], andBelow the rotation frequency command valueMachine that isSince the calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor is corrected to −270 [deg] or more at the resonance frequency, the physical loop composed of the induction motor and the load machine is stabilized, Generation of self-excited vibration can be suppressed, and the load machine and the induction motor can be operated stably.
[0065]
A V / f controller that converts a rotation frequency command value input from the outside into a first voltage amplitude command value and a first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit; a voltage amplitude compensation command value; A compensation calculation unit for computing a voltage frequency compensation command value based on an input current of the induction motor or a DC bus current of the inverter, and a second voltage amplitude by subtracting the voltage amplitude compensation command value from the first voltage amplitude command value A subtractor a that outputs a command value; a subtractor b that subtracts the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value and outputs a second voltage frequency command value; and the second voltage amplitude command. A main circuit drive signal generator that converts a value and the second voltage frequency command value into a drive signal for the inverter main circuit, and the compensation calculation unit includes:The phase characteristic in the transmission characteristic from the torque fluctuation to the rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], andBelow the rotation frequency command valueMachine that isSince the calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor is corrected from -270 [deg] or less to -270 [deg] or more at the resonance frequency, the induction motor and the load machine are included. It is possible to stabilize the physical loop, suppress the occurrence of self-excited vibration, and operate the load machine and the induction motor stably.
[0066]
In addition, the compensation calculation unit is configured to output the first voltage frequency command value under any condition where the first voltage frequency command value takes any value from 0 to an upper limit value of the inverter output frequency set in the V / f controller. All frequency range below the command valueThe phase characteristic of the transfer characteristic from torque fluctuation to rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], and the rotation In the machine resonance frequency that is below the frequency command value,Since the calculation for correcting the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor to be −270 [deg] or more is performed, the first resonance frequency can be obtained regardless of the mechanical resonance frequency of the load machine. Stabilize the physical loop consisting of the induction motor and the load machine, suppress the occurrence of self-excited vibration, and operate the load machine and the induction motor stably can do.
[0067]
The compensation calculation unit receives an input current of the induction motor or a DC bus current of the inverter and estimates and outputs a torque current of the induction motor, and the torque current estimator outputs A compensation command value calculator that calculates a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the torque component current to be used. Rotational speed fluctuation Δω in the induction motor using the transfer characteristics inside the induction motor that can be grasped with physical meaning.mIt is possible to manipulate the transfer characteristic from torque to torque fluctuation.
[0068]
In addition, the compensation calculation unit calculates the ratio between the voltage amplitude compensation command value and the voltage frequency compensation command value to be the same as the ratio between the first voltage amplitude command value and the first voltage frequency command value. Since the transfer characteristics inside the induction motor required to stabilize the frequency characteristics of the loop can be obtained with a simple structure, the frequency of the physical loop consisting of the load machine and the induction motor can be determined by simple compensation calculations and parameter settings. Stabilization of characteristics can be achieved, generation of self-excited vibration can be suppressed, and stable load machine and induction motor operation can be achieved.
[0069]
Also, the compensation command value calculator calculates the voltage frequency compensation command value using the high-pass filter and proportional gain based on the torque component current, so it can be easily adjusted by adjusting the cutoff frequency and proportional gain value of the high-pass filter. It is possible to manipulate the transfer characteristics from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation in the induction motor.
[0070]
The compensation command value calculator calculates the voltage frequency compensation command value based on the torque component current using the high-pass filter, low-pass filter, and proportional gain, so the low-pass filter can improve the stability of the compensation loop and eliminate sensor noise. While obtaining, by adjusting the cutoff frequency of the high-pass filter and the value of the proportional gain, it is possible to manipulate the transfer characteristics from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation in the induction motor.
[0071]
Furthermore, the compensation command value calculator is used for the cutoff frequency ω of the high-pass filter.1And the value of proportional gain Kp is set by the following formula and the voltage frequency compensation command value is calculated.
ω1= {Tan (β)}2・ Ωσ
Kp = (ωVfmax 2+ Ω1 2) / (ΩVfmax・ Tan (β) ・ kG)
From the frequency at which the phase lag in the case of approximating the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor to the global first order lag characteristic independent of the inverter frequency is (−270 + α) [deg], the inverter operating frequency Upper limit frequency ωVfmaxIn this region, it is possible to perform phase lead compensation that always gives a margin of −270 [deg] to + α [deg]. When α is set to 20 [deg] or more, the mechanical resonance frequency of the load machine is Regardless of the frequency range, the physical loop composed of the induction motor and the load machine can be stabilized, the occurrence of self-excited vibration can be suppressed, and the load machine and the induction motor can be operated stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an induction motor control apparatus according to
FIG. 2 is a diagram showing a physical relationship between an induction motor and a load machine under V / f control.
FIG. 3 is a diagram for explaining an improvement in the stability of a physical loop according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of performing phase lead / lag compensation on the transfer characteristics of an induction motor according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a specific design method when a high-pass filter and a proportional gain are used as a compensation calculator when phase lead / lag compensation is performed on an induction motor according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing an induction motor control apparatus according to
FIG. 7 is a diagram for explaining a specific design method when a notch filter whose characteristics are changed according to an inverter frequency is used as a compensation calculator when phase lead / lag compensation is performed on an induction motor according to the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional V / f constant control device.
FIG. 9 is an explanatory diagram of frequency characteristics of a physical loop in conventional V / f constant control.
[Explanation of symbols]
1
3 Inverter
5 Load machine 6 V / f controller
7 Main circuit
9a, 9b Torque component
11a subtractor a 11b subtractor b
12 Bus
Claims (8)
電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、
前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器aと、
前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器bと、
前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、
前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以上に修正するように演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。A V / f controller for converting a rotation frequency command value input from the outside into a first voltage amplitude command value and a first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit;
A compensation calculation unit for calculating a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the input current of the induction motor or the DC bus current of the inverter;
A subtractor a that subtracts the voltage amplitude compensation command value from the first voltage amplitude command value and outputs a second voltage amplitude command value;
A subtractor b for subtracting the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value and outputting a second voltage frequency command value;
A main circuit drive signal generator for converting the second voltage amplitude command value and the second voltage frequency command value into a drive signal for the inverter main circuit;
The compensation calculation unit has a characteristic that a phase characteristic in a transmission characteristic from torque fluctuation to rotation speed fluctuation of a load machine mechanically connected to the induction motor changes from +90 [deg] to −90 [deg], and An induction motor that performs a calculation so as to correct a phase of a transfer characteristic from a rotational speed fluctuation to a torque fluctuation of the induction motor to -270 [deg] or more at a mechanical resonance frequency that is equal to or less than the rotational frequency command value. Control device.
電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を誘導電動機の入力電流あるいはインバータの直流母線電流に基づいて演算する補償演算部と、
前記第1 の電圧振幅指令値から前記電圧振幅補償指令値を減算し第2の電圧振幅指令値を出力する減算器aと、
前記第1 の電圧周波数指令値から前記電圧周波数補償指令値を減算し第2の電圧周波数指令値を出力する減算器bと、
前記第2の電圧振幅指令値及び前記第2 の電圧周波数指令値を前記インバータ主回路への駆動信号に変換する主回路駆動信号発生器とを備え、
前記補償演算部は前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相を−270[deg] 以下から−270[deg] 以上に修正するように演算することを特徴とする誘導電動機の制御装置。A V / f controller for converting a rotation frequency command value input from the outside into a first voltage amplitude command value and a first voltage frequency command value for the output voltage of the inverter main circuit;
A compensation calculation unit for calculating a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the input current of the induction motor or the DC bus current of the inverter;
A subtractor a that subtracts the voltage amplitude compensation command value from the first voltage amplitude command value and outputs a second voltage amplitude command value;
A subtractor b for subtracting the voltage frequency compensation command value from the first voltage frequency command value and outputting a second voltage frequency command value;
A main circuit drive signal generator for converting the second voltage amplitude command value and the second voltage frequency command value into a drive signal for the inverter main circuit;
The compensation calculation unit has a characteristic that a phase characteristic in a transmission characteristic from torque fluctuation to rotation speed fluctuation of a load machine mechanically connected to the induction motor changes from +90 [deg] to −90 [deg], and At a mechanical resonance frequency that is equal to or less than the rotational frequency command value, calculation is performed so that the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor is corrected from −270 [deg] or less to −270 [deg] or more. An induction motor control apparatus characterized by the above.
前記誘導電動機に機械的に接続された負荷機械のトルク変動から回転速度変動までの伝達特性における位相特性が+90[deg]から−90[deg]に変化する特性をもち、かつ前記回転周波数指令値以下である機械共振周波数において、前記誘導電動機の回転速度変動からトルク変動までの伝達特性の位相が、−270[deg] 以上になるよう修正する演算を行うことを特徴とする請求項2記載の誘導電動機の制御装置。The compensation calculation unit is configured to output the first voltage frequency command value under any condition where the first voltage frequency command value takes any value between 0 and the upper limit of the inverter output frequency set in the V / f controller. In all frequency ranges below ,
The phase characteristic of the transfer characteristic from torque fluctuation to rotational speed fluctuation of the load machine mechanically connected to the induction motor has a characteristic that changes from +90 [deg] to −90 [deg], and the rotational frequency command value The calculation for correcting the phase of the transfer characteristic from the rotational speed fluctuation to the torque fluctuation of the induction motor to be −270 [deg] or more is performed at a mechanical resonance frequency which is the following. Induction motor controller.
このトルク分電流推定器が出力するトルク分電流に基づき電圧振幅補償指令値と電圧周波数補償指令値を演算する補償指令値演算器とを備えることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の誘導電動機の制御装置。The compensation calculation unit inputs an input current of the induction motor or a DC bus current of the inverter, and estimates and outputs a torque component current of the induction motor; and a torque component current estimator,
4. The compensation command value calculator for calculating a voltage amplitude compensation command value and a voltage frequency compensation command value based on the torque component current output by the torque component current estimator. Induction motor controller.
ω1 ={tan (β)}2 ・ωσ
Kp =(ωVfmax 2 +ω1 2 )/(ωVfmax ・tan (β)・kG )
ただし、上式においてβ、ωσ、ωVfmax 、kG は以下で定める設定定数である。
β=90−α[deg] 、α=20[deg] 以上、
ωσ:誘導電動機の(二次抵抗値/二次漏れリアクタンス値)、
ωVfmax :電圧周波数の運転条件における最大値、
kG :誘導電動機の(二次磁束の一次側換算値/一次漏れリアクタンス値)8. The compensation command value calculator calculates a voltage frequency compensation command value by setting values of a cutoff frequency ω 1 and a proportional gain Kp of the high-pass filter according to the following equations. Induction motor control device.
ω 1 = {tan (β)} 2 · ωσ
Kp = (ω Vfmax 2 + ω 1 2 ) / (ω Vfmax · tan (β) · k G )
However, in the above equation, β, ωσ, ω Vfmax and k G are set constants defined below.
β = 90−α [deg], α = 20 [deg] or more,
ωσ: (secondary resistance value / secondary leakage reactance value) of the induction motor,
ω Vfmax : Maximum value under operating conditions of voltage frequency,
k G : (Induction motor primary side converted value / primary leakage reactance value)
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