JP4771384B2 - Induction motor control device - Google Patents
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Description
本発明は、入力された速度指令値に従って、速度センサを備えていない誘導電動機を、当該誘導電動機の一次電流を参照しながら制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls an induction motor that does not include a speed sensor according to an input speed command value while referring to a primary current of the induction motor.
従来から、電動機の制御装置は、制御すべき電動機の種類等に応じて様々なタイプのものが使用されている。例えば、速度センサを備えていない誘導電動機をベクトル制御する従来の制御装置としては、非特許文献1に記載の図2のものが知られている。 Conventionally, various types of motor control devices have been used depending on the type of motor to be controlled. For example, as a conventional control device that performs vector control of an induction motor that does not include a speed sensor, the one shown in FIG.
この制御装置100は、入力された速度指令値ωr *に従って、誘導電動機20の一次電流IU,V,Wを参照しながら当該誘導電動機20をベクトル制御するものである。
この制御装置100において、速度制御部2は、速度指令値ωr *と演算により求められた実際の回転速度ωrとの偏差が0になるような界磁電流指令値Id *及びトルク電流指令値Iq *を求める。三相−二相変換部6は、検出した一次電流IU,V,Wから実際のトルク電流Iqを求める。周波数制御部7は、B部において求められたトルク電流指令値Iq *と実際のトルク電流Iqとの偏差が0になるような一次角周波数ω1を求める。
The
In this
また、電圧演算部11は、界磁電流指令値Id *、トルク電流指令値Iq *、一次角周波数ω1及び誘導電動機20の定数に基づいて、次式により、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を求める。
二相−三相変換部4は、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を三相に変換して一次電圧指令値VU,V,Wを出力する。そして、インバータ5は、この一次電圧指令値VU,V,Wに基づいて誘導電動機20を駆動する。
The two-phase / three-
前記の通り、この従来の制御装置100は、一次角周波数ω1を介したフィードバック制御を行っている。しかしながら、一般に一次角周波数ω1は誘導電動機20の負荷の急激な変動等に対して緩やかにしか変動しないので、制御装置100は、負荷の変動等に対する応答性が悪かった。このため、従来の制御装置100では、誘導電動機20の最新の状態に応じてd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *が更新されるまでの間に、インバータ5及び誘導電動機20に過電流が流れ続け、これらが損傷する場合があった。
As described above, the
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、応答性が良く、しかも構成が比較的簡素な誘導電動機の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for an induction motor that has good responsiveness and a relatively simple configuration.
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、入力された速度指令値に従って、速度センサを備えていない誘導電動機を、該誘導電動機の一次電流を参照しながら制御する制御装置であって、トルク電流指令値と前記一次電流から求めた実際のトルク電流との偏差、及び磁化電流指令値と前記一次電流から求めた実際の磁化電流との偏差が0になるようなd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を求める電流制御部と、前記d軸電圧指令値及び前記q軸電圧指令値に基づいて、トルク電流予測値を求める電流予測値計算部と、前記トルク電流予測値と前記実際のトルク電流との偏差が0になるような一次角周波数を求める周波数制御部と、前記一次角周波数に滑り角周波数を加味して求めた前記誘導電動機の回転速度と前記速度指令値との偏差が0になるように、少なくとも前記トルク電流指令値を決定する速度制御部とを備えている。 In order to solve the above problems, a control device according to the present invention is a control device that controls an induction motor that does not include a speed sensor in accordance with an input speed command value while referring to a primary current of the induction motor. The d-axis voltage command is such that the deviation between the torque current command value and the actual torque current obtained from the primary current and the deviation between the magnetizing current command value and the actual magnetizing current obtained from the primary current are zero. A current control unit that calculates a value and a q-axis voltage command value, a current predicted value calculation unit that calculates a torque current predicted value based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value, and the torque current predicted value; A frequency control unit for obtaining a primary angular frequency such that a deviation from the actual torque current is zero; a rotational speed of the induction motor obtained by adding a slip angular frequency to the primary angular frequency, and the speed command value; As deviation becomes 0, and a speed control section for determining at least the torque current command value.
上記制御装置において、前記トルク電流予測値(Iq **)は、次式により計算されることが好ましい。
本発明によれば、応答性が良く、しかも構成が比較的簡素な誘導電動機の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control device for an induction motor that has good responsiveness and a relatively simple configuration.
以下、図1を参照して、本発明に係る誘導電動機の制御装置の好ましい実施形態について説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a control device for an induction motor according to the present invention will be described with reference to FIG.
本発明に係る制御装置1は、入力された速度指令値ωr *に従って、誘導電動機20の一次電流IU,V,Wを参照しながら当該誘導電動機20をベクトル制御するものである。
速度制御部2は、速度指令値ωr *と演算により求められた実際の回転速度ωrとの偏差が0になるような界磁電流指令値Id *及びトルク電流指令値Iq *をPI制御により求める。電流制御部3は、この界磁電流指令値Id *と一次電流IU,V,Wから求められた実際の界磁電流Idとの偏差が0になるようなd軸電圧指令値Vd *と、トルク電流指令値Iq *と実際のトルク電流Iqとの偏差が0になるようなq軸電圧指令値Vq *とをPI制御により求める。
The control device 1 according to the present invention performs vector control of the
The
二相−三相変換部4は、次式を用いてd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を三相に変換し、一次電圧指令値VU,V,Wを出力する。なお、次式中のθ1は、一次角周波数ω1を積分部8で時間積分して得た磁束角である。
三相−二相変換部6は、インバータ5から誘導電動機20に向かって流れる一次電流IU,V,W(三相)を参照し、次式により、実際の界磁電流Id及びトルク電流Iqを求める。
前記の通り、界磁電流Id及びトルク電流Iqは、電流制御部3において、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *を求める際に使用される。
つまり、本発明に係る制御装置1では、界磁電流Id及びトルク電流Iqが直接フィードバックされ、そのフィードバック結果に応じたd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *が求められる。したがって、本発明によれば、一次角周波数ω1を介したフィードバックを行う従来のものよりも、応答性が良い制御装置を実現することができる。
As described above, the field current I d and the torque current I q are used in the
That is, in the control device 1 according to the present invention, the field current I d and the torque current I q are directly fed back, and the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * corresponding to the feedback result are obtained. Desired. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a control device having better responsiveness than the conventional one that performs feedback via the primary angular frequency ω 1 .
ところで、本発明に係る制御装置1では、電流制御部3において従来の電流演算部11(図2参照)で用いられていた(1)式を使用しない。したがって、このままでは、界磁電流指令値Id *及びトルク電流指令値Iq *と、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *との間で(1)式の関係が成立せず、誘導電動機20をベクトル制御することはできない。
By the way, in the control apparatus 1 which concerns on this invention, (1) Formula used by the conventional current calculating part 11 (refer FIG. 2) is not used in the
そこで、本発明に係る制御装置1は、一次角周波数ω1、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *に基づいて、実際に流れるであろうトルク電流Iq(=トルク電流予測値Iq **)を求める電流予測値計算部10を備えている。トルク電流予測値Iq **は、次式により求められる。
なお、トルク電流予測値Iq **は、d軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *ではなく、誘導電動機20の一次電圧を参照することによっても求めることができるが、この場合は、トルク電流予測値Iq **を求めるための計算が上記(6)式の計算よりも複雑なものとなってしまう。したがって、構成を比較的簡素にするという観点から、トルク電流予測値Iq **は、(6)式に示すようにd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *に基づいて求めるのが望ましい。
The predicted torque current value I q ** can be obtained by referring to the primary voltage of the
周波数制御部7は、A部において求められたトルク電流予測値Iq **と実際のトルク電流Iqとの偏差が0になるような一次角周波数ω1を求める。その後、一次角周波数ω1は、滑り角周波数計算部9から出力される滑り角周波数ωslが加味されて誘導電動機20の実際の回転速度ωrとなる。そして、速度制御部2は、この回転速度ωrと速度指令値ωr *との偏差が0になるような界磁電流指令値Id *及びトルク電流指令値Iq *を求める。
The
結局、本発明に係る制御装置によれば、界磁電流Id及びトルク電流Iqを直接フィードバックし、その結果に応じたd軸電圧指令値Vd *及びq軸電圧指令値Vq *が求めることにより、一次角周波数ω1を介したフィードバックを行う従来の制御装置よりも、応答性を向上させることができる。
また、本発明に係る制御装置によれば、(6)式を用いてトルク電流予測値Iq **を求め、そのトルク電流予測値Iq **と実際のトルク電流Iqとの偏差が0になるような一次角周波数ω1を求めることにより、比較的簡素な構成で(1)式の関係を維持することができる。
After all, according to the control device of the present invention, the field current I d and the torque current I q are directly fed back, and the d-axis voltage command value V d * and the q-axis voltage command value V q * corresponding to the results are obtained. As a result, the responsiveness can be improved as compared with the conventional control device that performs feedback via the primary angular frequency ω 1 .
Further, according to the control device of the present invention, the torque current predicted value I q ** is obtained using the equation (6), and the deviation between the torque current predicted value I q ** and the actual torque current I q is calculated. By obtaining the primary angular frequency ω 1 that becomes 0, the relationship of the expression (1) can be maintained with a relatively simple configuration.
以上、本発明に係る制御装置の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
例えば、界磁電流指令値Id *は、速度制御部2でPI制御により求められるのではなく、予め決められた定数とすることができる。また、界磁電流指令値Id *及びトルク電流指令値Iq *は、実際の回転数ωrに応じた必要トルクに基づいて求めることもできる。
この他、速度制御部2、電流制御部3及び周波数制御部7における制御はPI制御に限定されず、PID制御等の他の制御方法とすることもできる。
As mentioned above, although preferable embodiment of the control apparatus which concerns on this invention has been described, this invention is not limited to the said structure.
For example, the field current command value I d * is not determined by the
In addition, the control in the
1 制御装置
2 速度制御部
3 電流制御部
4 二相−三相変換部
5 インバータ
6 三相−二相変換部
7 周波数制御部
8 積分部
9 滑り角周波数計算部
10 電流予測値計算部
20 誘導電動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
トルク電流指令値と前記一次電流から求めた実際のトルク電流との偏差、及び磁化電流指令値と前記一次電流から求めた実際の磁化電流との偏差が0になるようなd軸電圧指令値及びq軸電圧指令値を求める電流制御部と、
前記d軸電圧指令値及び前記q軸電圧指令値に基づいて、トルク電流予測値を求める電流予測値計算部と、
前記トルク電流予測値と前記実際のトルク電流との偏差が0になるような一次角周波数を求める周波数制御部と、
前記一次角周波数に滑り角周波数を加味して求めた前記誘導電動機の回転速度と前記速度指令値との偏差が0になるように、少なくとも前記トルク電流指令値を決定する速度制御部と、
を備えたことを特徴とする制御装置。 In accordance with an input speed command value, a control device that controls an induction motor that does not include a speed sensor while referring to a primary current of the induction motor,
A d-axis voltage command value such that a deviation between the torque current command value and the actual torque current obtained from the primary current, and a deviation between the magnetizing current command value and the actual magnetization current obtained from the primary current are zero, and a current control unit for obtaining a q-axis voltage command value;
A predicted current value calculation unit for obtaining a predicted torque current value based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value;
A frequency control unit for obtaining a primary angular frequency such that a deviation between the predicted torque current value and the actual torque current is zero;
A speed control unit that determines at least the torque current command value so that a deviation between the rotation speed of the induction motor and the speed command value obtained by adding a slip angular frequency to the primary angular frequency is zero;
A control device comprising:
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