JP4993889B2 - Induction machine controller - Google Patents
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Description
本発明は、誘導機制御に関するもので、特に、誘導機電流情報が喪失したことを検知するものである。 The present invention relates to induction machine control, and in particular, detects that induction machine current information has been lost.
図3は、従来の一例を示すブロック図である。1は誘導機、2は電流検出器、3は電力変換器、4は電流制御手段、5は制御指令作成手段、6は加算器である。
電流検出器2は、誘導機1に流れる電流iを検出する。
FIG. 3 is a block diagram showing a conventional example.
The current detector 2 detects a current i flowing through the
制御指令作成手段5は、磁束指令φ*、トルク指令τ*から、トルク制御電流指令I1*とすべり指令ωs*を出力する。 The control command creating means 5 outputs a torque control current command I1 * and a slip command ωs * from the magnetic flux command φ * and the torque command τ *.
例えば、トルク制御電流指令I1*を磁束分電流指令IdPとトルク分電流IqPのベクトルで表し、式(1)〜式(3)で、IdPとIqPとωs*を作成する。
IdP = φ* / M 式(1)
IqP = τ* / φ* 式(2)
ωs* = R2 / L2 ・ IqP / IdP 式(3)
For example, the torque control current command I1 * is represented by a vector of the flux component current command IdP and the torque component current IqP, and IdP, IqP, and ωs * are created by Equations (1) to (3).
IdP = φ * / M formula (1)
IqP = τ * / φ * Equation (2)
ωs * = R2 / L2 • IqP / IdP equation (3)
加算器6は、すべり指令ωs*と誘導機速度ωmの和をとり、トルク制御周波数指令ω11*とする。
The
電流制御手段4は、トルク制御周波数指令ω11*とトルク制御電流指令I1*と誘導機電流iを基に、誘導機1の磁束とトルクが磁束指令φ*、トルク指令τ*となるような電圧指令vを出力する。
電力変換器3は、電圧指令vを増幅して誘導機1に電力を供給する。
Based on the torque control frequency command ω11 *, the torque control current command I1 *, and the induction machine current i, the current control means 4 is a voltage at which the magnetic flux and torque of the
The power converter 3 amplifies the voltage command v and supplies power to the
以上の構成とすることにより、誘導機1のトルクをトルク指令τ*に制御することができる。
従来技術においては、以下に示す問題点がある。
電流制御手段4を用いた誘導機1の制御を実施する際、電流検出器2が故障した、電流検出器2の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われた時、電流制御手段4による電圧指令vが過大となり、電力変換器3の素子破壊や誘導機1の熱破壊をもたらす事がある。特に、誘導機速度ωmが低いとき、電力変換器3の素子破壊や誘導機1の熱破壊の可能性が非常に高くなる。
The prior art has the following problems.
When carrying out control of the
一見、電圧指令vが過大となったことから誘導機電流情報が失われたことを検知できそうであるが、以下の理由により不可能である。
・誘導機速度ωmが低いとき、誘導機電流の増加率は非常に高く、検知する前に、電力変換器3の素子破壊や誘導機1の熱破壊に至る可能性がある。
・誘導機速度ωmが高いとき、電圧指令vが大きくなるため、過大と判断することができない。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。
At first glance, it seems that it is possible to detect that the induction machine current information is lost because the voltage command v is excessive, but this is not possible for the following reason.
When the induction machine speed ωm is low, the increase rate of the induction machine current is very high, and there is a possibility that the element destruction of the power converter 3 and the thermal destruction of the
-When the induction machine speed ωm is high, the voltage command v becomes large, so that it cannot be determined as excessive.
The present invention has been made to solve the above problems.
前述の問題点を解決するために以下の構成とする。
請求項1においては、
運転フラグSTを入力し切替フラグCHを出力する切替指令作成手段7、
試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を出力する試験指令作成手段8、
トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*と試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*と切替フラグCHを入力し切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する切替手段9、
電圧指令vと切替フラグCHを入力し保護発生フラグDTを出力する保護検知手段10、
とを追加し、トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*の代わりに切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を電流制御手段4に入力する。
In order to solve the above problems, the following configuration is adopted.
In
Switching command creation means 7 for inputting the operation flag ST and outputting the switching flag CH,
Test command creation means 8 for outputting test current command I2 * and test frequency command ω12 *,
A switching means 9 for inputting a torque control current command I1 *, a torque control frequency command ω11 *, a test current command I2 *, a test frequency command ω12 *, and a switching flag CH, and outputting a switching current command I * and a switching frequency command ω1 *;
Protection detection means 10 for inputting a voltage command v and a switching flag CH and outputting a protection occurrence flag DT;
And a switching current command I * and a switching frequency command ω1 * are input to the current control means 4 instead of the torque control current command I1 * and the torque control frequency command ω11 *.
電流制御手段4に保護発生フラグDTを新たに入力する。
A protection occurrence flag DT is newly input to the current control means 4.
請求項2においては、
試験指令作成手段8に正転逆転フラグFRと周波数設定値ω1setを新たに入力する。
In claim 2 ,
A forward / reverse rotation flag FR and a frequency set value ω1set are newly input to the test
請求項1においては、
試験指令作成手段8及び保護検知手段10に電圧設定値Vsetを入力する。
In
The voltage setting value Vset is input to the test command creation means 8 and the protection detection means 10.
運転フラグSTがONしてから一定時間、切替フラグCHをONするように切替指令作成手段7を構成する。 The switching command creation means 7 is configured to turn on the switching flag CH for a certain time after the operation flag ST is turned on.
以上の構成とすることにより、誘導機1のモータ定数を考慮して試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を選べば、電圧指令vが過大となっても、誘導機電流は高くなることは無い。その上で、電流検出器2が故障した、電流検出器2の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことを検知可能となり、誘導機1の制御を取りやめることができる。また、請求項5に示す構成にすることにより、誘導機1のトルク制御の開始前に、誘導機電流喪失したことが検知可能となる。
With the above configuration, if the test current command I2 * and the test frequency command ω12 * are selected in consideration of the motor constant of the
誘導機1のトルク制御の開始前に、誘導機1のモータ定数を考慮して試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を選び、電流制御手段4の結果である電圧指令vの妥当性から、誘導機電流喪失を検知し、誘導機1の制御を取りやめる。
Before starting the torque control of the
図1は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、7は切替指令作成手段、8は試験指令作成手段、9は切替手段、10は保護検知手段である。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, in which 7 is a switching command creating means, 8 is a test command creating means, 9 is a switching means, and 10 is a protection detecting means.
切替指令作成手段7は、運転フラグSTを入力し、切替フラグCHを出力する。
試験指令作成手段8は、試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を出力する。試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*は、誘導機1のモータ定数を考慮して決定される一定値である。
The switching command creation means 7 inputs the operation flag ST and outputs a switching flag CH.
The test command creating means 8 outputs a test current command I2 * and a test frequency command ω12 *. The test current command I2 * and the test frequency command ω12 * are constant values determined in consideration of the motor constant of the
試験周波数指令ω12*は、かなり高めの周波数を設定する。誘導機1の最大運転周波数に対して、2倍は必要である。その理由を図2より説明する。誘導機1の一次周波数が大きければ、漏れインダクタンスl1及びl2部分のインピーダンスが高くなり、W1/WSも1〜2程度まで小さくなるため、抵抗分R1とR2部も短絡と等価となる。また、M部分のインピーダンスが高いため、M部分は開放と等価となる。その結果、誘導機1の等価回路は高インピーダンスの漏れインダクタンス成分だけとなり、過大な電圧が入力されても誘導機電流は過大となり難い。
The test frequency command ω12 * sets a considerably high frequency. Two times the maximum operating frequency of the
試験電流指令I2*は、図2右側の等価回路に最大電圧を入力したときに流れる電流に対して、半分以下の値を設定する。これにより、後述の保護検知手段10での処理を簡略化できる。 The test current command I2 * is set to a value less than half the current that flows when the maximum voltage is input to the equivalent circuit on the right side of FIG. As a result, processing in the protection detection means 10 described later can be simplified.
切替手段9は、トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*と試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*と切替フラグCHを入力し、切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する。切替フラグCHにより、(I1*,ω11*)と(I2*,ω12*)の一方を選択し、切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*として出力する。 The switching means 9 inputs a torque control current command I1 *, a torque control frequency command ω11 *, a test current command I2 *, a test frequency command ω12 *, and a switching flag CH, and outputs a switching current command I * and a switching frequency command ω1 *. Output. One of (I1 *, ω11 *) and (I2 *, ω12 *) is selected by the switching flag CH, and is output as a switching current command I * and a switching frequency command ω1 *.
保護検知手段10は、電圧指令vと切替フラグCHを入力し、保護発生フラグDTを出力する。切替フラグCHにより(I2*,ω12*)が選択されているとき、電流検出器2が正常で誘導機電流iが適正であれば、電圧指令vは図2右側に則った値となる。逆に、電流検出器2が異常で誘導機電流iが0であれば、適正値より過大な電圧指令vが入力される。よって、電圧指令vの大きさにより、保護発生フラグDTを作成することができる。
設定される試験電流指令I2*が大きすぎると、電流検出器2正常・異常での電圧指令vがほぼ同値となってしまうので、[0020]で示したようなI2*が適正である。
The protection detection means 10 receives the voltage command v and the switching flag CH, and outputs a protection occurrence flag DT. When (I2 *, ω12 *) is selected by the switching flag CH, if the current detector 2 is normal and the induction machine current i is appropriate, the voltage command v becomes a value according to the right side of FIG. Conversely, if the current detector 2 is abnormal and the induction machine current i is 0, a voltage command v that is larger than the appropriate value is input. Therefore, the protection occurrence flag DT can be created according to the magnitude of the voltage command v.
If the set test current command I2 * is too large, the voltage command v when the current detector 2 is normal / abnormal will have almost the same value, so I2 * as shown in [0020] is appropriate.
以上の構成とすることにより、誘導機1のトルク制御部分に加えて、電流検出器2の異常を検出する部分が構成され、電流検出器2が故障した、電流検出器2の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことが検知可能となる。
With the above configuration, in addition to the torque control portion of the
保護検知手段10で出力する保護発生フラグDTを電流制御手段4に入力することにより、誘導機電流情報が失われたことを検知したときに電圧指令vを0とし、誘導機1の制御を取りやめることができる。
By inputting the protection occurrence flag DT output by the protection detection means 10 to the current control means 4, when it is detected that the induction machine current information is lost, the voltage command v is set to 0 and the control of the
試験指令作成手段8において、正転逆転フラグFRと周波数設定値ω1setを新たに入力し、以下の式(8)、式(9)で試験周波数指令ω12*を作成する。
ω12* = −ω1set @FR正転 式(8)
ω12* = ω1set @FR逆転 式(9)
電気車においては、一般的に、誘導機1の回転方向は正転逆転フラグFRに対応する。このとき、式(8)(9)のようにすれば、W1/WSの大きさが、周波数設定値ω1setや誘導機速度ωmに関わらず、常に1よりも小さくなる。結果、図2のR2部分の影響が小さくなる。これは、誘導機1の特性に関わらず、周波数設定値ω1setを固定できることを示す。
In the test command creation means 8, the forward / reverse rotation flag FR and the frequency set value ω1set are newly input, and the test frequency command ω12 * is created by the following equations (8) and (9).
ω12 * = −ω1set @FR forward rotation formula (8)
ω12 * = ω1set @FR reversal formula (9)
In an electric vehicle, generally, the direction of rotation of the
試験指令作成手段8に電圧設定値Vsetを新たに入力し、式(10)で試験電流指令I2*を作成する。
I2 = Vset/ω12*/(l1+l2)
、 I2* = (I2,0) 式(10)
これにより、電流検出器2が正常であれば、電圧指令vの大きさが電圧設定値Vsetとほぼ一致する。
また、保護検知手段10にも電圧設定値Vsetを新たに入力し、電圧指令vの大きさとの比較により、保護発生フラグDTを作成することができる。
The voltage setting value Vset is newly input to the test
I2 = Vset / ω12 * / (l1 + l2)
, I2 * = (I2, 0) Equation (10)
Thus, if the current detector 2 is normal, the magnitude of the voltage command v substantially matches the voltage setting value Vset.
Further, the protection detection means 10 can be newly input with the voltage set value Vset, and the protection occurrence flag DT can be created by comparison with the magnitude of the voltage command v.
切替指令作成手段7において、運転フラグSTがONしてから一定時間、切替フラグCHをONするように構成する。これにより、誘導機1のトルク制御開始前に、試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を誘導機1に与え、誘導機電流情報が失われかどうかを保護発生フラグDTで判定できる。
The switching command creating means 7 is configured to turn on the switching flag CH for a predetermined time after the operation flag ST is turned on. Thereby, before the torque control of the
電流検出器2が故障した、電流検出器2の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことが検知可能となることにより、過大電圧を防止し、電力変換器3の素子破壊や誘導機1の熱破壊を回避できる。
It becomes possible to detect that the current information of the induction machine has been lost due to the failure of the current detector 2 or the power failure of the current detector 2, etc., thereby preventing excessive voltage and destroying the elements of the power converter 3 And thermal destruction of the
1 誘導機
2 電流検出器
3 電力変換器
4 電流制御手段
5 制御指令作成手段
6 加算器
7 切替指令作成手段
8 試験指令作成手段
9 切替手段
10 保護検知手段
i・・・・誘導機電流
v・・・・電圧指令
τ*・・・トルク指令
φ*・・・磁束指令
ωm・・・誘導機速度
ωs*・・すべり指令
I1*・・・トルク制御電流指令
ω11*・・トルク制御周波数指令
I2*・・・試験電流指令
ω12*・・試験周波数指令
I* ・・・切替電流指令
ω1* ・・切替周波数指令
ST・・・・運転フラグ
CH・・・・切替フラグ
DT・・・・保護発生フラグ
FR・・・・正転逆転フラグ
ω1set・・周波数設定値
Vset・・・電圧設定値
R1・・・・一次抵抗
R2・・・・二次抵抗
l1・・・・一次漏れインダクタンス
l2・・・・二次漏れインダクタンス
M ・・・・相互インダクタンス
W1・・・・一次周波数
WS・・・・すべり周波数
DESCRIPTION OF
i ··· Induction machine current v ··· Voltage command τ * ··· Torque command · φ ··· Magnetic flux command ωm ··· Induction machine speed ωs * ·· Slip command
I1 * ・ ・ ・ Torque control current command ω11 * ・ ・ Torque control frequency command
I2 * ・ ・ ・ Test current command ω12 * ・ ・ Test frequency command
I * ・ ・ ・ Switching current command ω1 * ・ ・ Switching frequency command
ST ... Operation flag
CH ... Switch flag
DT ... Protection flag
FR ... Forward / reverse rotation flag ω1set ... Frequency setting value
Vset ・ ・ ・ Voltage setting value
R1 ・ ・ ・ ・ Primary resistance
R2 ... Secondary resistance
l1 ... Primary leakage inductance
l2 ... ・ Secondary leakage inductance
M ... Mutual inductance
W1 ・ ・ ・ ・ Primary frequency
WS ··· Slip frequency
Claims (2)
運転フラグを入力し切替フラグを出力する切替指令作成手段、電圧設定値Vsetを入力し誘導機運転周波数範囲最大の2倍以上を設定した試験周波数指令ω12*と前記電圧設定値Vsetと前記試験周波数指令ω12*を用いて設定した試験電流指令I2*を出力する試験指令作成手段、前記トルク制御電流指令I1*と前記トルク制御周波数指令ω11*と前記試験電流指令I2*と前記試験周波数指令ω12*と前記切替フラグを入力し切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する切替手段、前記電圧設定値と前記電圧指令と前記切替フラグを入力し保護発生フラグを出力する保護検知手段とを追加し、前記トルク制御電流指令I1*と前記トルク制御周波数指令ω11*の代わりに前記切替電流指令I*と前記切替周波数指令ω1*を前記電流制御手段に入力することを特徴とする誘導機制御装置。 A current detector for detecting the induction machine current, having a torque control current command I1 *, a torque control frequency command ω11 *, and current control means for inputting the induction machine current and outputting a voltage command, and the induction machine based on the voltage command In the induction machine control device that controls the torque of
A switching command generating means for inputting an operation flag and outputting a switching flag, a test frequency command ω12 * in which a voltage setting value Vset is input and a setting of at least twice the induction machine operating frequency range is set, the voltage setting value Vset and the test frequency Test command creation means for outputting a test current command I2 * set using the command ω12 *, the torque control current command I1 *, the torque control frequency command ω11 *, the test current command I2 *, and the test frequency command ω12 * Switching means for inputting a switching flag and outputting a switching current command I * and a switching frequency command ω1 *, and a protection detecting means for inputting the voltage setting value, the voltage command and the switching flag and outputting a protection occurrence flag. In addition, instead of the torque control current command I1 * and the torque control frequency command ω11 *, the switching current command I * and the switching frequency command ω1 * are input to the current control means. Induction motor control device.
2. The induction machine control device according to claim 1, wherein a forward / reverse rotation flag and a frequency set value are newly input to the test command creating means.
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