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JP7673012B2 - Control device for wound-rotor induction motor and method thereof, and wound-rotor induction motor system - Google Patents
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JP7673012B2 - Control device for wound-rotor induction motor and method thereof, and wound-rotor induction motor system - Google Patents

Control device for wound-rotor induction motor and method thereof, and wound-rotor induction motor system Download PDF

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Description

本発明は、1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御装置および巻線形誘導電動機用制御方法、ならびに、前記巻線形誘導電動機用制御装置を備えた巻線形誘導電動機システムに関する。 The present invention relates to a control device for a wound-type induction motor that controls a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding, a control method for a wound-type induction motor, and a wound-type induction motor system that includes the control device for a wound-type induction motor.

誘導電動機は、巻線形誘導電動機とかご形誘導電動機とに大別される。この巻線形誘導電動機は、2次抵抗制御により、トルク制御や回転速度制御を実施できることから、例えば、ポンプや電車やクレーン等の比較的大容量が要求される機器に採用されている。この2次抵抗制御に関し、例えば、特許文献1がある。 Induction motors are broadly divided into wound-rotor induction motors and squirrel-cage induction motors. Wound-rotor induction motors can control torque and rotation speed by controlling the secondary resistance, and are therefore used in equipment that requires a relatively large capacity, such as pumps, trains, and cranes. For example, Patent Document 1 describes this secondary resistance control.

この特許文献1には、巻線形誘導電動機と、速度検出器と、ダイオード整流器と、2次抵抗器と、前記速度検出器で検出した前記巻線形誘導電動機の回転速度が定格回転速度の50[%]~70[%]以上の場合には、前記ダイオード整流器に、コンダクタを介して前記巻線形誘導電動機の2次巻線を接続し、前記値未満の場合には、前記2次抵抗器に、他のコンダクタを介して前記巻線形誘導電動機の2次巻線を接続する2次切換制御回路とを備えるシステムが開示されている。 This patent document 1 discloses a system that includes a wound-type induction motor, a speed detector, a diode rectifier, a secondary resistor, and a secondary switching control circuit that connects the secondary winding of the wound-type induction motor to the diode rectifier via a conductor when the rotational speed of the wound-type induction motor detected by the speed detector is 50% to 70% or more of the rated rotational speed, and connects the secondary winding of the wound-type induction motor to the secondary resistor via another conductor when the rotational speed is less than the rated speed.

特開2005-229725号公報JP 2005-229725 A

ところで、前記特許文献1の2次抵抗器は、その抵抗値を可変できることがその図1ないし図3に図示されているが、その可変方法は、開示されていない。一般的には、手動で、例えば所望の回転速度になるように2次抵抗器の抵抗値が変更されている。 The secondary resistor in Patent Document 1 has a variable resistance value as shown in Figures 1 to 3, but does not disclose how to change the resistance value. In general, the resistance value of the secondary resistor is changed manually, for example to obtain a desired rotation speed.

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、自動的に2次抵抗値を変更できる巻線形誘導電動機用制御装置および巻線形誘導電動機用制御方法、ならびに、前記巻線形誘導電動機用制御装置を備えた巻線形誘導電動機システムを提供することである。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to provide a control device for a wound-rotor induction motor and a control method for a wound-rotor induction motor that can automatically change the secondary resistance value, as well as a wound-rotor induction motor system equipped with the control device for the wound-rotor induction motor.

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる巻線形誘導電動機用制御装置は、1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機を制御する装置であって、前記2次巻線に接続され、可変な抵抗値を持つ2次抵抗部と、前記2次抵抗部における時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成部と、前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで前記2次抵抗部の抵抗値が変更された場合における前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、前記予測部で予測した前記巻線形誘導電動機の各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択部と、前記パターン選択部で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部を制御する2次抵抗制御部とを備える。 After various studies, the inventors have found that the above object can be achieved by the present invention described below. That is, a control device for a wound-type induction motor according to one aspect of the present invention is a device for controlling a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding, and includes a secondary resistance unit connected to the secondary winding and having a variable resistance value, a pattern generation unit that generates a plurality of different time-series resistance value patterns in the secondary resistance unit, a prediction unit that predicts, for each of the plurality of time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, the value of a predetermined physical quantity related to the control purpose of the wound-type induction motor when the resistance value of the secondary resistance unit is changed in the time-series resistance value pattern, as a predicted value, a pattern selection unit that selects, from the plurality of time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-type induction motor predicted by the prediction unit, and a secondary resistance control unit that controls the secondary resistance unit based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit.

このような巻線形誘導電動機用制御装置は、予測制御によって2次抵抗部の抵抗値を決定できるから、自動的に2次抵抗値を変更できる。 This type of control device for a wound-rotor induction motor can determine the resistance value of the secondary resistance section through predictive control, so the secondary resistance value can be changed automatically.

他の一態様では、上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記2次抵抗部は、抵抗素子と、前記抵抗素子を前記2次巻線に接続するか否かを切り換える切換えスイッチとを備える抵抗素子ユニットを少なくとも1個、備える。好ましくは、上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記2次抵抗部は、縦続接続された複数の抵抗素子ユニットを備える。 In another aspect, in the above-mentioned control device for a wound-type induction motor, the secondary resistance section includes at least one resistance element unit including a resistance element and a changeover switch that switches whether or not the resistance element is connected to the secondary winding. Preferably, in the above-mentioned control device for a wound-type induction motor, the secondary resistance section includes a plurality of resistance element units connected in cascade.

このような巻線形誘導電動機用制御装置は、抵抗素子ユニットを縦続接続で増やすという簡単な手法で抵抗値パターンを増やすことができる。抵抗素子ユニットを増やすことで、巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量が細かく設定できるから(高い分解能で設定できるから)、巻線形誘導電動機を細かく制御できる(高い分解能で制御できる)。 Such a control device for a wound-rotor induction motor can increase the resistance value patterns by the simple method of increasing the number of resistance element units in cascade connection. By increasing the number of resistance element units, the specified physical quantities related to the control purpose of the wound-rotor induction motor can be set in detail (set with high resolution), allowing the wound-rotor induction motor to be controlled in detail (control with high resolution).

他の一態様では、これら上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、回転速度である。 In another aspect, in the above-mentioned control device for a wound-rotor induction motor, the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor is the rotation speed.

これによれば、回転速度制御できる巻線形誘導電動機用制御装置が提供できる。 This makes it possible to provide a control device for a wound-rotor induction motor that can control the rotation speed.

他の一態様では、これら上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、トルクである。 In another aspect, in the above-mentioned control device for a wound-rotor induction motor, the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor is torque.

これによれば、トルク制御できる巻線形誘導電動機用制御装置が提供できる。 This makes it possible to provide a control device for a wound-rotor induction motor that can control torque.

他の一態様では、これら上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記パターン選択部は、制御目標値と前記予測値との偏差に基づく評価値を用いることによって前記最も高い評価の予測値を選定する。 In another aspect, in the above-mentioned control device for a wound-rotor induction motor, the pattern selection unit selects the most highly evaluated predicted value by using an evaluation value based on the deviation between the control target value and the predicted value.

このような巻線形誘導電動機用制御装置は、制御目標値と予測値との偏差に基づく評価値で予測値を評価するので、制御目標値に対する追従性の高い予測値を選定できる。 This type of control device for a wound-rotor induction motor evaluates the predicted value using an evaluation value based on the deviation between the control target value and the predicted value, making it possible to select a predicted value that has high tracking ability to the control target value.

他の一態様では、これら上述の巻線形誘導電動機用制御装置において、前記パターン生成部は、前記複数の時系列な抵抗値パターンを生成する場合に、時系列で前後に並ぶ2個の抵抗値の中の後の抵抗値を、前記2次抵抗部における可変で生成し得る複数の抵抗値を大小順に並べた場合に、前の抵抗値、前記前の抵抗値より1つだけ大きい抵抗値および前記前の抵抗値より1つだけ小さい抵抗値の中から選択する。 In another aspect, in the above-mentioned control device for a wound-type induction motor, when generating the multiple time-series resistance value patterns, the pattern generation unit selects the subsequent resistance value of two resistance values that are arranged one behind the other in the time series from among the previous resistance value, a resistance value that is one greater than the previous resistance value, and a resistance value that is one less than the previous resistance value when the multiple resistance values that can be variably generated in the secondary resistance unit are arranged in order of magnitude.

このような巻線形誘導電動機用制御装置は、時系列で前後に並ぶ2個の抵抗値を1個ずつずらした抵抗値となるように2次抵抗部を制御するので、スムーズに駆動するように巻線形誘導電動機を制御できる。 This type of control device for a wound-rotor induction motor controls the secondary resistance section so that the two resistance values that are arranged one after the other in a time series are shifted by one, so the wound-rotor induction motor can be controlled to operate smoothly.

本発明の他の一態様にかかる巻線形誘導電動機用制御方法は、1次巻線と、可変な抵抗値を持つ2次抵抗部に接続される2次巻線とを備える巻線形誘導電動機を制御する方法であって、前記2次抵抗部における時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成工程と、前記パターン生成工程で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで前記2次抵抗部の抵抗値が変更された場合における前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測工程と、前記パターン生成工程で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、前記予測工程で予測した前記巻線形誘導電動機の各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択工程と、前記パターン選択工程で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部を制御する2次抵抗制御工程とを備える。 A control method for a wound-type induction motor according to another aspect of the present invention is a method for controlling a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding connected to a secondary resistance section having a variable resistance value, and includes a pattern generation step of generating a plurality of different time-series resistance value patterns in the secondary resistance section, a prediction step of predicting, for each of the plurality of time-series resistance value patterns generated in the pattern generation step, a value of a predetermined physical quantity related to the control purpose of the wound-type induction motor when the resistance value of the secondary resistance section is changed in the time-series resistance value pattern, a pattern selection step of selecting, from the plurality of time-series resistance value patterns generated in the pattern generation step, a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-type induction motor predicted in the prediction step, and a secondary resistance control step of controlling the secondary resistance section based on the time-series resistance value pattern selected in the pattern selection step.

このような巻線形誘導電動機用制御方法は、予測制御によって2次抵抗部の抵抗値を決定できるから、自動的に2次抵抗値を変更できる。 This type of control method for a wound-rotor induction motor can determine the resistance value of the secondary resistance section through predictive control, so the secondary resistance value can be changed automatically.

本発明の他の一態様にかかる巻線形誘導電動機システムは、1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機と、前記巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御部とを備え、前記巻線形誘導電動機用制御部は、これら上述のいずれかの巻線形誘導電動機用制御装置である。 A wound-type induction motor system according to another aspect of the present invention includes a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding, and a wound-type induction motor control unit that controls the wound-type induction motor, and the wound-type induction motor control unit is any one of the above-mentioned wound-type induction motor control devices.

これによれば、これら上述のいずれかの巻線形誘導電動機用制御装置を備えた巻線形誘導電動機システムが提供できる。上記巻線形誘導電動機システムは、これら上述のいずれかの巻線形誘導電動機用制御装置を備えるので、予測制御によって2次抵抗部の抵抗値を決定できるから、自動的に2次抵抗値を変更できる。 This makes it possible to provide a wound-rotor induction motor system equipped with any one of the above-mentioned control devices for a wound-rotor induction motor. Since the above-mentioned wound-rotor induction motor system is equipped with any one of the above-mentioned control devices for a wound-rotor induction motor, the resistance value of the secondary resistance section can be determined by predictive control, and the secondary resistance value can be changed automatically.

本発明にかかる巻線形誘導電動機用制御装置および巻線形誘導電動機用制御方法は、自動的に2次抵抗値を変更できる。本発明によれば、前記巻線形誘導電動機用制御装置を備えた巻線形誘導電動機システムが提供できる。 The control device for a wound-rotor induction motor and the control method for a wound-rotor induction motor according to the present invention can automatically change the secondary resistance value. According to the present invention, a wound-rotor induction motor system equipped with the control device for a wound-rotor induction motor can be provided.

実施形態における巻線形誘導電動機システムの構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a wound-rotor induction motor system according to an embodiment; 前記巻線形誘導電動機システムの2次抵抗部で実現可能な時系列な抵抗値パターンの一例を説明するための図である。5 is a diagram for explaining an example of a time-series resistance value pattern that can be realized in a secondary resistor unit of the wound-rotor induction motor system. FIG. 前記巻線形誘導電動システムにおける動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an operation of the wound-type induction motor system. 制約を設けた場合における、時系列な抵抗値パターンの一例を説明するための図である。13 is a diagram for explaining an example of a time-series resistance value pattern when a constraint is imposed. FIG. 無負荷の場合におけるシミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a simulation result in the case of no load. 負荷トルクを与えた場合におけるシミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a simulation result when a load torque is applied. 前記巻線形誘導電動システムをトロリー台車に適用した場合における概略構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the wound-type induction motor system when applied to a trolley truck. 図7に示す前記巻線形誘導電動システムをトロリー台車に適用した場合におけるミュレーション結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a simulation result when the wound-type induction motor system shown in FIG. 7 is applied to a trolley cart. 比較例のミュレーション結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a simulation result of a comparative example.

以下、図面を参照して、本発明の1または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 One or more embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the disclosed embodiments. Note that components with the same reference numerals in each drawing are the same components, and their description will be omitted as appropriate. In this specification, when referring to a general term, a reference numeral without a subscript is used, and when referring to an individual component, a reference numeral with a subscript is used.

実施形態における巻線形誘導電動機システムは、1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機と、前記巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御部とを備える。前記巻線形誘導電動機用制御部は、前記2次巻線に接続され、可変な抵抗値を持つ2次抵抗部と、前記2次抵抗部における時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成部と、前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで前記2次抵抗部の抵抗値が変更された場合における前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、前記予測部で予測した前記巻線形誘導電動機の各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択部と、前記パターン選択部で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部を制御する2次抵抗制御部とを備える。以下、このような巻線形誘導電動機用制御部を備える巻線形誘導電動機システムについて、より具体的に説明する。 In an embodiment, the wound induction motor system includes a wound induction motor having a primary winding and a secondary winding, and a wound induction motor control unit that controls the wound induction motor. The wound induction motor control unit includes a secondary resistance unit connected to the secondary winding and having a variable resistance value, a pattern generation unit that generates multiple time-series resistance value patterns in the secondary resistance unit so that the resistance values are different from each other, a prediction unit that predicts, for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, a value of a predetermined physical quantity related to the control purpose of the wound induction motor when the resistance value of the secondary resistance unit is changed in the time-series resistance value pattern, as a predicted value, a pattern selection unit that selects, from the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value of each predicted value of the wound induction motor predicted by the prediction unit, and a secondary resistance control unit that controls the secondary resistance unit based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit. Below, we will explain in more detail about a wound-rotor induction motor system equipped with such a control unit for a wound-rotor induction motor.

図1は、実施形態における巻線形誘導電動機システムの構成を示す図である。図1Aは、全体を示し、図1Bは、MPC制御部の構成を示すブロック図である。図2は、前記巻線形誘導電動機システムの2次抵抗部で実現可能な時系列な抵抗値パターンの一例を説明するための図である。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of a wound-rotor induction motor system in an embodiment. Figure 1A shows the whole system, and Figure 1B is a block diagram showing the configuration of the MPC control unit. Figure 2 is a diagram for explaining an example of a time-series resistance value pattern that can be realized by the secondary resistance unit of the wound-rotor induction motor system.

実施形態における巻線形誘導電動機システムSMは、例えば、図1Aに示すように、1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機IMと、予測制御制御部(MPC制御部)CLと、2次抵抗部RUとを備える。本実施形態では、後述から分かるように、これら2次抵抗部RUおよびMPC制御部CLは、前記巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御部、すなわち、線形誘導電動機用制御装置の一例に相当する。 The wound-type induction motor system SM in the embodiment includes, for example, a wound-type induction motor IM having a primary winding and a secondary winding, a predictive control control unit (MPC control unit) CL, and a secondary resistance unit RU, as shown in FIG. 1A. In this embodiment, as will be understood later, the secondary resistance unit RU and the MPC control unit CL correspond to a control unit for a wound-type induction motor that controls the wound-type induction motor, i.e., an example of a control device for a linear induction motor.

巻線形誘導電動機IMには、図略の電源より、3相の交流電力が給電され、その2次巻線には、2次抵抗部RUが接続される。 The wound-rotor induction motor IM is supplied with three-phase AC power from a power source (not shown), and a secondary resistance unit RU is connected to its secondary winding.

2次抵抗部RUは、可変な抵抗値を持つ抵抗器である。2次抵抗部RUは、MPC制御部CLに接続され、MPC制御部CLの制御に従ってその抵抗値を変更する。2次抵抗部RUは、スライダ位置や回転位置等を電動で制御できるスライダ式や回転式等の可変抵抗器であってよいが、例えば、本実施形態では、2次抵抗部RUは、抵抗素子Rと、前記抵抗素子Rを前記2次巻線に接続するか否かを切り換える切換えスイッチSとを備える抵抗素子ユニットUTを少なくとも1個、備え、階段状に抵抗値を変更する(離散的に抵抗値を変更する)。図1Aに示す例では、2次抵抗部RUは、4個の第1ないし第4抵抗素子ユニットUT~UTを備え、巻線形誘導電動機IMにおける前記2次巻線の抵抗値Rrmを含め、次表1に示すように、5段階で2次側(2次回路、2次巻線側)の抵抗値を変更できる。 The secondary resistor unit RU is a resistor having a variable resistance value. The secondary resistor unit RU is connected to the MPC control unit CL, and changes its resistance value according to the control of the MPC control unit CL. The secondary resistor unit RU may be a variable resistor of a slider type or a rotary type, etc., whose slider position or rotation position can be electrically controlled. For example, in this embodiment, the secondary resistor unit RU includes at least one resistor element unit UT including a resistor element R and a changeover switch S for switching whether or not the resistor element R is connected to the secondary winding, and changes the resistance value in a stepped manner (discretely changes the resistance value). In the example shown in FIG. 1A, the secondary resistor unit RU includes four first to fourth resistor element units UT 1 to UT 4 , and can change the resistance value of the secondary side (secondary circuit, secondary winding side) in five stages, including the resistance value R rm of the secondary winding in the wound-type induction motor IM, as shown in the following Table 1.

より具体的には、第4抵抗素子ユニットUTは、第1相の抵抗素子Rと、第2相の抵抗素子Rと、第3相の抵抗素子Rと、第1相と第2相との接続をオンオフするスイッチSと、第2相と第3相との接続をオンオフするスイッチSと、第3相と第1相との接続をオンオフするスイッチSとを備え、2次巻線に接続される。第3抵抗素子ユニットUTは、第1相の抵抗素子Rと、第2相の抵抗素子Rと、第3相の抵抗素子Rと、第1相と第2相との接続をオンオフするスイッチSと、第2相と第3相との接続をオンオフするスイッチSと、第3相と第1相との接続をオンオフするスイッチSとを備え、第4抵抗素子ユニットUTに縦続接続される。同様に、第2抵抗素子ユニットUTは、第1相の抵抗素子Rと、第2相の抵抗素子Rと、第3相の抵抗素子Rと、第1相と第2相との接続をオンオフするスイッチSと、第2相と第3相との接続をオンオフするスイッチSと、第3相と第1相との接続をオンオフするスイッチSとを備え、第3抵抗素子ユニットUTに縦続接続される。第1抵抗素子ユニットUTは、第1相の抵抗素子Rと、第2相の抵抗素子Rと、第3相の抵抗素子Rと、第1相と第2相との接続をオンオフするスイッチSと、第2相と第3相との接続をオンオフするスイッチSと、第3相と第1相との接続をオンオフするスイッチSとを備え、第1相、第2相および第3相は、互いに結線される。言い換えれば、第1相のラインには、前記2次巻線から、第4抵抗素子ユニットUTにおける第1相の抵抗素子R、第3抵抗素子ユニットUTにおける第1相の抵抗素子R、第2抵抗素子ユニットUTにおける第1相の抵抗素子Rおよび第1抵抗素子ユニットUTにおける第1相の抵抗素子Rがこの順で順次に直列接続され、第2相のラインには、前記2次巻線から、第4抵抗素子ユニットUTにおける第2相の抵抗素子R、第3抵抗素子ユニットUTにおける第2相の抵抗素子R、第2抵抗素子ユニットUTにおける第2相の抵抗素子Rおよび第1抵抗素子ユニットUTにおける第2相の抵抗素子Rがこの順で順次に直列接続され、第3相のラインには、前記2次巻線から、第4抵抗素子ユニットUTにおける第3相の抵抗素子R、第3抵抗素子ユニットUTにおける第3相の抵抗素子R、第2抵抗素子ユニットUTにおける第3相の抵抗素子Rおよび第1抵抗素子ユニットUTにおける第3相の抵抗素子Rがこの順で順次に直列接続され、各相の抵抗素子R、R、Rが互いに結線される。前記2次巻線と第4抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rとの間に第4抵抗素子ユニットUTにおける各スイッチS、S、Sが配置され、第4抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rと第3抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rとの間に第3抵抗素子ユニットUTにおける各スイッチS、S、Sが配置され、第3抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rと第2抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rとの間に第2抵抗素子ユニットUTにおける各スイッチS、S、Sが配置され、第2抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rと第1抵抗素子ユニットUTにおける各相の抵抗素子R、R、Rとの間に第1抵抗素子ユニットUTにおける各スイッチS、S、Sが配置される。これら各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、S、S、S、Sは、MPC制御部CLに接続され、そのオンオフがMPC制御部CLによって制御される。これら各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、S、S、S、Sは、それぞれ、例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)等の、いわゆるパワー電力用のスイッチング素子を備えて構成される。なお、抵抗素子の符号Rは、説明の都合上、その抵抗値も表すものとする。 More specifically, the fourth resistor unit UT4 includes a first-phase resistor element R4 , a second-phase resistor element R4 , a third-phase resistor element R4 , a switch S4 for turning on and off the connection between the first phase and the second phase, a switch S4 for turning on and off the connection between the second phase and the third phase, and a switch S4 for turning on and off the connection between the third phase and the first phase, and is connected to the secondary winding. The third resistor unit UT3 includes a first-phase resistor element R3 , a second-phase resistor element R3 , a third-phase resistor element R3 , a switch S3 for turning on and off the connection between the first phase and the second phase, a switch S3 for turning on and off the connection between the second phase and the third phase, and a switch S3 for turning on and off the connection between the third phase and the first phase , and is cascade-connected to the fourth resistor unit UT4 . Similarly, the second resistor unit UT2 includes a first-phase resistor element R2 , a second-phase resistor element R2 , a third-phase resistor element R2 , a switch S2 for turning on and off the connection between the first phase and the second phase, a switch S2 for turning on and off the connection between the second phase and the third phase, and a switch S2 for turning on and off the connection between the third phase and the first phase, and is cascade-connected to the third resistor unit UT3 . The first resistor unit UT1 includes a first-phase resistor element R1 , a second-phase resistor element R1 , a third-phase resistor element R1 , a switch S1 for turning on and off the connection between the first phase and the second phase, a switch S1 for turning on and off the connection between the second phase and the third phase, and a switch S1 for turning on and off the connection between the third phase and the first phase, and the first phase, second phase, and third phase are wired together. In other words, the first phase resistor element R4 in the fourth resistor unit UT4, the first phase resistor element R3 in the third resistor unit UT3 , the first phase resistor element R2 in the second resistor unit UT2 , and the first phase resistor element R1 in the first resistor unit UT1 are connected in series in this order from the secondary winding to the first phase line; the second phase resistor element R4 in the fourth resistor unit UT4 , the second phase resistor element R3 in the third resistor unit UT3, the second phase resistor element R2 in the second resistor unit UT2 , and the second phase resistor element R1 in the first resistor unit UT1 are connected in series in this order from the secondary winding to the second phase line; and the third phase resistor element R4 in the fourth resistor unit UT4 , the second phase resistor element R3 in the third resistor unit UT3 , the second phase resistor element R2 in the second resistor unit UT2, and the second phase resistor element R1 in the first resistor unit UT1 are connected in series in this order from the secondary winding to the third phase line . , the third phase resistance element R3 in the third resistance element unit UT3 , the third phase resistance element R2 in the second resistance element unit UT2 , and the third phase resistance element R1 in the first resistance element unit UT1 are connected in series in this order, and the resistance elements R1 , R1 , R1 of each phase are wired together. The switches S4, S4, S4 in the fourth resistor unit UT4 are arranged between the secondary winding and the resistor elements R4 , R4 , R4 of each phase in the fourth resistor unit UT4 , the switches S3 , S3 , S3 in the third resistor unit UT3 are arranged between the resistor elements R4 , R4 , R4 of each phase in the fourth resistor unit UT4 and the resistor elements R3 , R3 , R3 of each phase in the third resistor unit UT3, the switches S2 , S2 , S2 in the second resistor unit UT2 are arranged between the resistor elements R3 , R3 , R3 of each phase in the third resistor unit UT3 and the resistor elements R2 , R2 , R2 of each phase in the second resistor unit UT2, The switches S1, S1 , S1 in the first resistor element unit UT1 are arranged between the resistor elements R2 , R2 , R2 of each phase in the first resistor element unit UT2 and the resistor elements R1 , R1 , R1 of each phase in the first resistor element unit UT1 . These switches S4 , S4, S4, S3, S3, S3, S2, S2, S2 , S1 , S1 , S1 are connected to the MPC control unit CL and their on/off is controlled by the MPC control unit CL. Each of these switches S4 , S4 , S4 , S3, S3 , S3 , S2 , S2 , S2 , S1 , S1 , and S1 is configured to include a so-called power switching element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), etc. For convenience of explanation, the symbol R of a resistive element also represents its resistance value.

このような構成の2次抵抗部RUにおいて、第1抵抗値に変更する場合では、ノッチ段数n=1とされ、次表2に示すように、全ての各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、S、S、S、Sがオフ(OFF)に制御され、この第1抵抗値R は、表1に示すように、Rrm+R+R+R+Rとなる(R =Rrm+R+R+R+R)。第2抵抗値に変更する場合では、ノッチ段数n=2とされ、表2に示すように、第1抵抗素子ユニットTUの各スイッチS、S、Sのみがオン(ON)に制御され、残余の各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、Sがオフに制御され、この第2抵抗値R は、表1に示すように、Rrm+R+R+Rとなる(R =Rrm+R+R+R)。第3抵抗値に変更する場合では、ノッチ段数n=3とされ、表2に示すように、第1および第2抵抗素子ユニットTU、TUの各スイッチS、S、S、S、S、Sがオンに制御され、残余の各スイッチS、S、S、S、S、Sがオフに制御され、この第3抵抗値R は、表1に示すように、Rrm+R+Rとなる(R =Rrm+R+R)。第4抵抗値に変更する場合では、ノッチ段数n=4とされ、表2に示すように、第1ないし第3抵抗素子ユニットTU、TU、TUの各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、Sがオンに制御され、残余の各スイッチS、S、Sのみがオフに制御され、この第4抵抗値R は、表1に示すように、Rrm+Rとなる(R =Rrm+R)。第5抵抗値に変更する場合では、ノッチ段数n=5とされ、表2に示すように、全ての各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、S、S、S、Sがオンに制御され、この第5抵抗値R は、表1に示すように、Rrmとなる(R =Rrm、すなわち、2次抵抗部RUの抵抗値は0である)。 In the secondary resistance unit RU configured as described above, when changing to the first resistance value, the number of notch steps n is set to 1, and as shown in the following Table 2, all of the switches S4, S4 , S4 , S3 , S3 , S3 , S2 , S2 , S2 , S1 , S1 , S1 are controlled to be off (OFF), and this first resistance value Rr1 becomes Rrm + R4 + R3 + R2 + R1 as shown in Table 1 ( Rr1 = Rrm + R4 + R3 + R2 + R1 ) . When changing to the second resistance value, the number of notch steps n is set to 2, and as shown in Table 2, only the switches S1 , S1 , and S1 of the first resistor element unit TU1 are controlled to be on (ON), and the remaining switches S3 , S3 , S3 , S2 , S2 , S2 , S1 , S1 , and S1 are controlled to be off, and this second resistance value Rr2 becomes Rrm + R4 + R3 + R2 as shown in Table 1 ( Rr2 = Rrm + R4 + R3 + R2 ). When changing to the third resistance value, the number of notch steps n is set to 3, and as shown in Table 2, the switches S1 , S1 , S1 , S2 , S2 , and S2 of the first and second resistance element units TU1 and TU2 are controlled to be on, and the remaining switches S4 , S4 , S4 , S3 , S3 , and S3 are controlled to be off, and this third resistance value Rr3 becomes Rrm + R4 + R3 as shown in Table 1 ( Rr3 = Rrm + R4 + R3 ). When changing to the fourth resistance value, the number of notch steps n is set to 4, and as shown in Table 2, the switches S1 , S1, S1, S2, S2 , S2 , S2 , S2 , S2 , and S2 of the first to third resistor element units TU1 , TU2 , and TU3 are controlled to be on, and only the remaining switches S4 , S4 , and S4 are controlled to be off, and this fourth resistance value Rr4 becomes Rrm + R4 as shown in Table 1 ( Rr4 = Rrm + R4 ). When changing to the fifth resistance value, the number of notch steps n is set to 5, and as shown in Table 2, all of the switches S4 , S4 , S4 , S3, S3 , S3 , S2 , S2 , S2 , S1 , S1 , S1 are controlled to be on, and this fifth resistance value Rr5 becomes Rrm as shown in Table 1 ( Rr5 = Rrm , i.e., the resistance value of the secondary resistance unit RU is 0).

なお、図1Aに示す例における2次抵抗部RUの抵抗値の個数を増やす場合には、増やす抵抗値の個数に応じた個数の抵抗素子ユニットUTを、第1抵抗素子ユニットTUに順次に縦続接続させ、末端の抵抗素子ユニットUTにおける各相を互いに結線すればよい。すなわち、本実施形態では、2次側の抵抗値の1つに、巻線形誘導電動機IMにおける前記2次巻線の抵抗値Rrmを含むので(2次抵抗部RUの抵抗値0を含むので)、2次側の抵抗値の個数をα個とする場合、2次抵抗部RUは、前記個数αから1を減算した個数(α-1)の第1抵抗素子ユニットTUを順次に縦続接続することで構成できる。 1A, when the number of resistance values of the secondary resistance unit RU is increased, the resistance element units UT in the number corresponding to the number of resistance values to be increased are sequentially cascaded to the first resistance element unit TU1 , and each phase in the terminal resistance element unit UT is connected to each other. That is, in this embodiment, since one of the resistance values on the secondary side includes the resistance value Rrm of the secondary winding in the wound-type induction motor IM (including the resistance value 0 of the secondary resistance unit RU), when the number of resistance values on the secondary side is α, the secondary resistance unit RU can be configured by sequentially cascading the number of first resistance element units TU obtained by subtracting 1 from the number α (α-1).

Figure 0007673012000001
Figure 0007673012000001

Figure 0007673012000002
Figure 0007673012000002

MPC制御部CLは、2次抵抗部RUの抵抗値を制御することによって、予測制御によって巻線形誘導電動機IMを制御するための装置である。MPC制御部CLは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、メモリおよびその周辺回路を備えて構成されるマイクロコンピュータで構成される。MPC制御部CLには、所定のプログラムの実行により、制御部11、パターン生成部12、予測部13、パターン選択部14および2次抵抗制御部15が機能的に構成される。 The MPC control unit CL is a device for controlling the wound-rotor induction motor IM through predictive control by controlling the resistance value of the secondary resistance unit RU. The MPC control unit CL is configured, for example, as a microcomputer equipped with a CPU (Central Processing Unit), memory and its peripheral circuits. In the MPC control unit CL, a control unit 11, a pattern generation unit 12, a prediction unit 13, a pattern selection unit 14 and a secondary resistance control unit 15 are functionally configured by executing a predetermined program.

制御部11は、巻線形誘導電動機システムSMの各部を当該各部の機能に応じて制御し、巻線形誘導電動機システムSM全体の制御を司るものである。 The control unit 11 controls each part of the wound-rotor induction motor system SM according to the function of each part, and is responsible for controlling the entire wound-rotor induction motor system SM.

パターン生成部12は、2次抵抗部RUにおける時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するものである。すなわち、パターン生成部12は、2次抵抗部RUにおける時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成処理を実施する。2次抵抗部RUは、本実施形態では、上述のように、5通りの抵抗値R に可変できる(i=1、2、3、4、5)。前記時系列な電圧パターンは、予測する制御周期数である予測ホライズン、および、制御入力である抵抗値を可変とする制御周期数である制御ホライズンによって決定される。このため、MPC制御部CLには、予め予測ホライズンの数値および制御ホライズンの数値が、巻線形誘導電動機システムSの仕様等に応じて適宜に予め設定され、パターン生成部12は、2次抵抗部RUで可変できる抵抗値(上述では5通り)、予測ホライズンの数値および制御ホライズンの数値に応じて互いに異なる複数の時系列な電圧パターンを生成する。図2には、一例として、予測ホライズンが2であり、制御ホライズンが1である場合の2次抵抗部RUで実現可能な全ての時系列な抵抗値パターンが樹形図で図示されている。図2では、現在(Current)のk番目の制御における抵抗値に対し、予測ホライズンが2であるので、次の(k+1)番目の制御における抵抗値と、さらに次の(k+2)番目の制御における抵抗値とが予測され、制御ホライズンが1であるので、2次抵抗部RUで実現可能な全ての時系列な電圧パターンは、現在のk番目の制御における抵抗値から、次の(k+1)番目の制御では、5通りの第1ないし第5抵抗値R ~R に分岐し、さらに次の(k+2)番目の制御では、各抵抗値R ~R から、それぞれ当該抵抗値R ~R に維持された5組の時系列な抵抗値パターンである。なお、他の一例として、予測ホライズンが2であり、制御ホライズンが2である場合、現在のk番目の制御における抵抗値に対し、予測ホライズンが2であるので、次の(k+1)番目の制御における抵抗値と、さらに次の(k+2)番目の制御における抵抗値とが予測され、制御ホライズンが2であるので、2次抵抗部RUで実現可能な全ての時系列な抵抗値パターンは、(k+1)番目の制御および(k+2)番目の制御それぞれで5通りの第1ないし第5抵抗値R ~R に分岐し、25(=5×5)組の時系列な抵抗値パターンである。 The pattern generating unit 12 generates a plurality of time-series resistance value patterns in the secondary resistor unit RU so that the resistance values are different from each other. That is, the pattern generating unit 12 performs a pattern generating process to generate a plurality of time-series resistance value patterns in the secondary resistor unit RU so that the resistance values are different from each other. In this embodiment, the secondary resistor unit RU can be changed to five resistance values Rr i (i=1, 2, 3, 4, 5) as described above. The time-series voltage pattern is determined by a prediction horizon, which is the number of control periods to be predicted, and a control horizon, which is the number of control periods in which the resistance value, which is the control input, is made variable. For this reason, the numerical values of the prediction horizon and the control horizon are appropriately set in advance in the MPC control unit CL according to the specifications of the wound-type induction motor system S, and the pattern generating unit 12 generates a plurality of time-series voltage patterns that are different from each other according to the resistance value (five in the above description) that can be changed in the secondary resistor unit RU, the numerical value of the prediction horizon, and the numerical value of the control horizon. 2, as an example, all time-series resistance value patterns that can be realized by the secondary resistance unit RU when the prediction horizon is 2 and the control horizon is 1 are illustrated in a tree diagram. In FIG. 2, since the prediction horizon is 2 for the resistance value in the current (Current) k-th control, the resistance value in the next (k+1)-th control and the resistance value in the further next (k+2)-th control are predicted, and since the control horizon is 1, all time-series voltage patterns that can be realized by the secondary resistance unit RU are five sets of time-series resistance value patterns that branch from the resistance value in the current k-th control to five first to fifth resistance values Rr1 to Rr5 in the next (k+ 1 )-th control, and are maintained at the respective resistance values Rr1 to Rr5 from each of the resistance values Rr1 to Rr5 in the further next ( k +2)-th control. As another example, when the prediction horizon is 2 and the control horizon is 2, since the prediction horizon is 2, the resistance value in the next (k+1)th control and the resistance value in the next (k+2)th control are predicted for the resistance value in the current kth control, and since the control horizon is 2, all time-series resistance value patterns that can be realized by the secondary resistance unit RU are branched into five first to fifth resistance values Rr1 to Rr5 for each of the (k+1 ) th control and the (k+ 2 )th control, resulting in 25 (=5 x 5) sets of time-series resistance value patterns.

予測部13は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで2次抵抗部RUの抵抗値が変更された場合における巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測するものである。すなわち、予測部13は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで2次抵抗部RUの抵抗値が変更された場合における巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測処理を実施する。より具体的には、本実施形態では、前記巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量は、回転速度であり、このため、予測部13は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、次式1によって出力トルクTを求め(予測し)、次式2によって、回転速度ωを求める(予測する)。nは、ノッチ段数を表し、したがって、出力トルクT (k+1)は、(k+1)番目の制御におけるノッチ段数nでの出力トルクTであり、回転速度ω (k+1)は、(k+1)番目の制御におけるノッチ段数nでの回転速度ωである。 The prediction unit 13 predicts, as a predicted value, a value of a predetermined physical quantity related to a control objective of the wound-type induction motor IM when the resistance value of the secondary resistance unit RU is changed in the time-series resistance value pattern for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12. That is, the prediction unit 13 performs a prediction process to predict, as a predicted value, a value of a predetermined physical quantity related to a control objective of the wound-type induction motor IM when the resistance value of the secondary resistance unit RU is changed in the time-series resistance value pattern for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12. More specifically, in this embodiment, the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-type induction motor IM is the rotation speed, and therefore, for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12, the prediction unit 13 obtains (predicts) an output torque T e by the following equation 1, and obtains (predicts) a rotation speed ω m by the following equation 2. n represents the notch step number, and therefore, the output torque T en (k+1) is the output torque T at the notch step number n in the (k+1)th control, and the rotational speed ω m n (k+1) is the rotational speed ω at the notch step number n in the (k+1)th control.

Figure 0007673012000003
Figure 0007673012000003

Figure 0007673012000004
ここで、nphは、誘導機の極対数であり、V1-1は、1次側(1次回路、1次巻線側)の線間電圧実効値であり、Rは、1次側の抵抗値であり、ωは、巻線形誘導電動機IMの実測された回転速度であり、fは、1次側の電圧の周波数であり(f=ω/2π)、lは、1次側の漏れインダクタンスであり、lは、2次側の漏れインダクタンスである。回転速度ωは、例えばロータリエンコーダ(パルスジェネレータ)や、ホールIC等を備えて構成される、巻線形誘導電動機IMの回転速度を測定する図略の回転速度センサで実測される。Jは、巻線形誘導電動機IMにおける回転子(ロータ)の慣性モーメントであり、Dは、巻線形誘導電動機IMにおける回転子の動摩擦トルクであり、Tは、制御周期である。なお、現在、k番目の制御の場合、(k+1)、(k+2)、(k+3)、・・・は、予測値であることを表している。
Figure 0007673012000004
Here, n ph is the number of pole pairs of the induction motor, V 1-1 is the effective line voltage value of the primary side (primary circuit, primary winding side), R s is the resistance value of the primary side, ω m is the measured rotation speed of the wound-type induction motor IM, f 0 is the frequency of the voltage on the primary side (f 00 /2π), l s is the leakage inductance on the primary side, and l r is the leakage inductance on the secondary side. The rotation speed ω m is measured by a rotation speed sensor (not shown) that measures the rotation speed of the wound-type induction motor IM, which is configured to include, for example, a rotary encoder (pulse generator) or a Hall IC. J is the moment of inertia of the rotor in the wound-type induction motor IM, D is the dynamic friction torque of the rotor in the wound-type induction motor IM, and T s is the control period. In the case of the kth control, (k+1), (k+2), (k+3), . . . represent predicted values.

式2のTは、負荷トルクであり、例えば、次式3によって推定される推定値である。 Tl in Equation 2 is the load torque, and is, for example, an estimated value estimated by the following Equation 3.

Figure 0007673012000005
ここで、文字変数の上に付された“^”は、その推定値であることを表す。したがって、T^(k-1)は、前回の制御で推定した(k-1)番目の制御での負荷トルクであり、ω^(k)は、前回の制御で推定した(k)番目の制御での回転速度である。なお、文字変数の上に付された“^”は、記載の都合上、前記文字変数に続けて“^”を記載している。KLTは、ゲインであり、例えば複数のサンプルから予め適宜に設定される。
Figure 0007673012000005
Here, the "^" placed above the character variables indicates that they are estimated values. Therefore, T l ^(k-1) is the load torque in the (k-1)th control estimated in the previous control, and ω m ^(k) is the rotation speed in the (k)th control estimated in the previous control. Note that the "^" placed above the character variables is written following the character variables for convenience of description. K LT is a gain, and is appropriately set in advance from a plurality of samples, for example.

上述の例では、現在のk番目の制御において、2次抵抗部RUで実現可能な5通りの第1ないし第5抵抗値R ~R に対し、予測部13によって、5組の2制御周期先までの[T (k+1)、T (k+2)]および2制御周期先までの[ω (k+1)、ω (k+2)]が各予測値として求められる(i=1、2、3、4、5)。 In the above example, for the five possible first to fifth resistance values Rr1 to Rr5 that can be achieved by the secondary resistance unit RU in the current kth control, the prediction unit 13 obtains five sets of predicted values [ Tei ( k+ 1 ), Tei (k+2)] for up to two control cycles ahead and [ ωmi ( k+1), ωmi (k+2)] for up to two control cycles ahead (i=1, 2 , 3 , 4, 5).

パターン選択部14は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、予測部13で予測した巻線形誘導電動機IMの各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するものである。すなわち、パターン選択部14は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、予測部13で予測した巻線形誘導電動機IMの各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択処理を実施する。パターン選択部14は、制御目標値と前記予測値との偏差に基づく評価値を用いることによって前記最も高い評価の予測値を選定する。より具体的には、パターン選択部14は、パターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、上述の例では、前記巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量が回転速度であるので、予測部13で予測した巻線形誘導電動機IMの回転速度の予測値[ω (k+1)、ω (k+2)]を、例えば次式4の評価式gに用いることによって、前記時系列な抵抗値パターンを定量的に評価し、前記複数の時系列な抵抗値パターンの中から、最も高い評価の回転速度の予測値[ω (k+1)、ω (k+2)]に対応する時系列な抵抗値パターンを選択する。この式4では、小さい数値ほど、評価が高い。 The pattern selection unit 14 selects, from among the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12, a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-type induction motor IM predicted by the prediction unit 13. That is, the pattern selection unit 14 performs a pattern selection process of selecting, from among the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12, a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-type induction motor IM predicted by the prediction unit 13. The pattern selection unit 14 selects the most highly evaluated predicted value by using an evaluation value based on the deviation between a control target value and the predicted value. More specifically, in the above example, since the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor IM is the rotational speed, the pattern selection unit 14 quantitatively evaluates each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12 by using the predicted value [ ωmi (k+1 ) , ωmi (k+2)] of the rotational speed of the wound-rotor induction motor IM predicted by the prediction unit 13 in an evaluation formula g n of the following formula 4, for example, and selects a time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value [ ωmi (k+1), ωmi (k+2)] of the rotational speed from among the multiple time - series resistance value patterns. In this formula 4, the smaller the numerical value, the higher the evaluation.

Figure 0007673012000006
ここで、ω (k+i)は、(k+i)番目の制御における回転速度の制御目標値であり、Nは、前記予測ホライズンである。なお、MPC制御部CLには、外部から回転速度の制御目標値ω が入力され、設定される。
Figure 0007673012000006
Here, ωm * (k+i) is the control target value of the rotation speed in the (k+i)th control, and Np is the prediction horizon. The control target value ωm * of the rotation speed is input from the outside and set in the MPC control unit CL.

2次抵抗制御部15は、パターン選択部14で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部RUを制御するものである。すなわち、2次抵抗制御部15は、パターン選択部14で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部RUを制御する2次抵抗制御処理を実施する。より具体的には、本実施形態では、2次抵抗制御部15は、現在、k番目の制御である場合に、パターン選択部1で選択した時系列な抵抗値パターンにおける次回の(k+1)番目の制御での抵抗値R となるように、各スイッチS、S、S、S、S、S、S、S、S、S、S、Sに、そのオンオフを切り換える制御信号を出力する。 The secondary resistance control unit 15 controls the secondary resistance unit RU based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit 14. That is, the secondary resistance control unit 15 performs a secondary resistance control process for controlling the secondary resistance unit RU based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit 14. More specifically, in this embodiment, when the kth control is currently being performed, the secondary resistance control unit 15 outputs a control signal for switching on and off each of the switches S4, S4, S4 , S3 , S3, S3 , S2, S2 , S2 , S1, S1 , S1 so that the resistance value Rri in the next (k+1)th control in the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit 1 becomes the resistance value Rri in the next (k + 1) th control.

そして、制御部11は、前記パターン生成処理、前記予測処理、前記パターン選択処理および前記2次抵抗制御処理を、パターン生成部12、予測部13、パターン選択部14および2次抵抗制御部15に、所定の制御周期で繰り返し実施させる。 Then, the control unit 11 causes the pattern generation unit 12, the prediction unit 13, the pattern selection unit 14 and the secondary resistance control unit 15 to repeatedly perform the pattern generation process, the prediction process, the pattern selection process and the secondary resistance control process at a predetermined control period.

次に、本実施形態の動作について説明する。図3は、前記巻線形誘導電動システムにおける動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described. Figure 3 is a flowchart showing the operation of the wound-type induction motor system.

このような巻線形誘導電動機システムSMでは、電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。そして、例えば、プログラムの実行によって、前記CPUには、制御部11、パターン生成部12、予測部13、パターン選択部14および2次抵抗制御部15が機能的に構成される。 When the power is turned on in such a wound-rotor induction motor system SM, the necessary parts are initialized and start to operate. Then, for example, by executing a program, the CPU is functionally configured with a control part 11, a pattern generation part 12, a prediction part 13, a pattern selection part 14, and a secondary resistance control part 15.

そして、図3に示す処理S11ないし処理S15の各処理が、巻線形誘導電動機IMの駆動が停止されるまで、制御部11によって所定の制御周期ごとに繰り返し実行される。 Then, each of the processes S11 to S15 shown in FIG. 3 is repeatedly executed by the control unit 11 at a predetermined control period until the driving of the wound-type induction motor IM is stopped.

図3において、まず、今回(k番目)において、MPC制御部CLは、制御部11によって、前記図略の回転速度センサから、巻線形誘導電動機IMの回転速度ω(k)を取得する(S11)。 In FIG. 3, first, at this time (kth), the MPC control unit CL acquires the rotation speed ω m (k) of the wound-rotor induction motor IM from the rotation speed sensor (not shown) by the control unit 11 (S11).

次に、MPC制御部CLは、パターン生成部12によって、2次抵抗部RUにおける時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成する(S12、パターン生成処理)。本実施形態では、予め設定された予測ホライズンの値および制御ホライズンの値に応じて、複数の時系列な抵抗値パターンが生成される。 Next, the MPC control unit CL generates multiple time-series resistance value patterns in the secondary resistance unit RU, which are different from each other, by the pattern generation unit 12 (S12, pattern generation process). In this embodiment, multiple time-series resistance value patterns are generated according to the preset prediction horizon value and control horizon value.

次に、MPC制御部CLは、予測部13によって、処理S12によってパターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで2次抵抗部RUの抵抗値が変更された場合における巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する(S13、予測処理)。本実施形態では、前記所定の物理量は、回転速度であり、処理S12によってパターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、式1によって出力トルクTが求められ、式2および式3によって、回転速度ωが求められる。 Next, the MPC control unit CL predicts, by the prediction unit 13, the value of a predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-type induction motor IM when the resistance value of the secondary resistance unit RU is changed in each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12 in process S12, as a predicted value (S13, prediction process). In this embodiment, the predetermined physical quantity is the rotation speed, and for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12 in process S12, the output torque T e is calculated by Equation 1, and the rotation speed ωm is calculated by Equation 2 and Equation 3.

次に、MPC制御部CLは、パターン選択部14によって、処理S12によってパターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、処理S13によって予測部13で予測した巻線形誘導電動機IMの各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択する(S14、パターン選択処理)。本実施形態では、処理S12によってパターン生成部12で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、式4によってその評価値が求められ、最小の評価値を与える時系列な抵抗値パターンが選択される。 Next, the MPC control unit CL selects, by the pattern selection unit 14, from among the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12 by process S12, the time-series resistance value pattern corresponding to the most highly evaluated predicted value of the wound-rotor induction motor IM predicted by the prediction unit 13 by process S13 (S14, pattern selection process). In this embodiment, for each of the multiple time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit 12 by process S12, its evaluation value is calculated by Equation 4, and the time-series resistance value pattern that gives the smallest evaluation value is selected.

そして、MPC制御部CLは、2次抵抗制御部15によって、処理S14によってパターン選択部14で選択した時系列な抵抗値パターンに基づいて、2次抵抗部RUを制御し、今回の制御タイミングでの本処理を終了する(S15、2次抵抗制御処理)。本実施形態では、次回の(k+1)番目の制御での抵抗値R となるように、2次抵抗部RUが制御される。 Then, the MPC control unit CL controls the secondary resistance unit RU by the secondary resistance control unit 15 based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit 14 in process S14, and ends this process at the current control timing (S15, secondary resistance control process). In this embodiment, the secondary resistance unit RU is controlled so that the resistance value Rri is the resistance value Rri in the next (k+1)th control.

このように巻線形誘導電動機IMが、制御目的の目標値の回転速度ω となるように、予測制御で制御され、駆動される。 In this manner, the wound-rotor induction motor IM is controlled and driven by predictive control so that the rotational speed ω m * becomes the target value for control.

以上説明したように、実施形態における巻線形誘導電動機用制御装置(2次抵抗部RUおよびMPC制御部CL)およびこれに実装された巻線形誘導電動機用制御方法、ならびに、巻線形誘導電動機システムSMは、予測制御によって2次抵抗部RUの抵抗値を決定できるから、自動的に2次抵抗値を変更できる。 As described above, the control device for a wound-rotor induction motor in the embodiment (secondary resistance unit RU and MPC control unit CL) and the control method for a wound-rotor induction motor implemented therein, as well as the wound-rotor induction motor system SM, can determine the resistance value of the secondary resistance unit RU by predictive control, and therefore can automatically change the secondary resistance value.

上記巻線形誘導電動機用制御装置、巻線形誘導電動機用制御方法および巻線形誘導電動機システムSMは、抵抗素子ユニットUTを縦続接続で増やすという簡単な手法で抵抗値パターンを増やすことができる。抵抗素子ユニットUTを増やすことで、巻線形誘導電動機IMの制御目的に関する所定の物理量(上述の例では回転速度)が細かく設定できるから(高い分解能で設定できるから)、巻線形誘導電動機IMを細かく制御できる(高い分解能で制御できる)。 The above-mentioned control device for a wound-rotor induction motor, control method for a wound-rotor induction motor, and wound-rotor induction motor system SM can increase the resistance value patterns by the simple method of increasing the number of resistance element units UT in cascade connection. By increasing the number of resistance element units UT, the specified physical quantity related to the control purpose of the wound-rotor induction motor IM (in the above example, the rotation speed) can be set finely (set with high resolution), so the wound-rotor induction motor IM can be controlled finely (with high resolution).

上記巻線形誘導電動機用制御装置、巻線形誘導電動機用制御方法および巻線形誘導電動機システムSMは、制御目標値と予測値との偏差に基づく評価値で予測値を評価するので、制御目標値に対する追従性の高い予測値を選定できる。 The above-mentioned control device for a wound-rotor induction motor, control method for a wound-rotor induction motor, and wound-rotor induction motor system SM evaluate the predicted value using an evaluation value based on the deviation between the control target value and the predicted value, so that a predicted value with high tracking ability to the control target value can be selected.

本実施形態によれば、回転速度制御できる巻線形誘導電動機用制御装置、巻線形誘導電動機用制御方法および巻線形誘導電動機システムSMが提供でき、前記巻線形誘導電動機用制御装置を備えた巻線形誘導電動機システムSMが提供できる。 According to this embodiment, a control device for a wound-rotor induction motor capable of controlling the rotation speed, a control method for a wound-rotor induction motor, and a wound-rotor induction motor system SM can be provided, and a wound-rotor induction motor system SM equipped with the control device for the wound-rotor induction motor can be provided.

なお、上述の実施形態では、パターン選択部14は、最も高い評価値であれば、複数の時系列な抵抗値パターンの中からいずれでも選択できたが、選択肢に制約が設けられてもよい。より具体的には、例えば、複数の時系列な抵抗値パターンを生成する際に制約を設けることによって、選択肢が制約される。例えば、パターン生成部12は、前記複数の時系列な抵抗値パターンを生成する場合に、時系列で前後に並ぶ2個の抵抗値の中の後の抵抗値を、前記2次抵抗部RUにおける可変で生成し得る複数の抵抗値を大小順に並べた場合に、前の抵抗値、前記前の抵抗値より1つだけ大きい抵抗値および前記前の抵抗値より1つだけ小さい抵抗値の中から選択する。このような巻線形誘導電動機用制御装置、巻線形誘導電動機用制御方法および巻線形誘導電動機システムSMは、前後に並ぶ2個の抵抗値を1個ずつずらした抵抗値となるように2次抵抗部RUを制御するので、スムーズに駆動するように巻線形誘導電動機IMを制御できる。 In the above embodiment, the pattern selection unit 14 can select any one of the multiple time-series resistance value patterns as long as it has the highest evaluation value, but the options may be restricted. More specifically, for example, the options are restricted by restricting the options when generating the multiple time-series resistance value patterns. For example, when generating the multiple time-series resistance value patterns, the pattern generation unit 12 selects the latter resistance value of two resistance values that are arranged in chronological order from the previous resistance value, a resistance value that is one value larger than the previous resistance value, and a resistance value that is one value smaller than the previous resistance value when the multiple resistance values that can be variably generated in the secondary resistance unit RU are arranged in order of magnitude. Such a control device for a wound-type induction motor, a control method for a wound-type induction motor, and a wound-type induction motor system SM control the secondary resistance unit RU so that the resistance value is a resistance value that is shifted by one value from the two adjacent resistance values, and therefore the wound-type induction motor IM can be controlled to drive smoothly.

図4は、制約を設けた場合における、時系列な抵抗値パターンの一例を説明するための図である。例えば、図2に示す5組の時系列な抵抗値パターンは、図4に示す3組の時系列な抵抗値パターンとなり、パターン選択部14は、これら3組の時系列な抵抗値パターンの中から、最も高い評価値を与える抵抗値パターンを選択する。 Figure 4 is a diagram for explaining an example of a time-series resistance value pattern when a constraint is set. For example, the five sets of time-series resistance value patterns shown in Figure 2 become three sets of time-series resistance value patterns shown in Figure 4, and the pattern selection unit 14 selects the resistance value pattern that gives the highest evaluation value from among these three sets of time-series resistance value patterns.

この変形形態におけるシミュレーション結果が図5および図6それぞれに示されている。図5は、無負荷の場合におけるシミュレーション結果を示す図である。図6は、負荷トルクを与えた場合におけるシミュレーション結果を示す図である。図5Aおよび図6Aは、それぞれ、回転速度の時間変化を示し、図5Bおよび図6Bは、その際のノッチ段数の時間変化を示す。図5Aおよび図6Aそれぞれの各横軸は、始動開始(速度制御開始)からの経過時間であり、これら各縦軸は、回転速度である。図5Bおよび図6Bそれぞれの各横軸は、始動開始からの経過時間であり、これら各縦軸は、ノッチ段数である。 Simulation results for this modified form are shown in Figures 5 and 6, respectively. Figure 5 is a diagram showing simulation results when there is no load. Figure 6 is a diagram showing simulation results when a load torque is applied. Figures 5A and 6A respectively show the change over time in rotation speed, and Figures 5B and 6B show the change over time in the number of notch stages. The horizontal axis of each of Figures 5A and 6A is the elapsed time from the start of startup (start of speed control), and each of these vertical axes is the rotation speed. The horizontal axis of each of Figures 5B and 6B is the elapsed time from the start of startup, and each of these vertical axes is the number of notch stages.

図5Aから、無負荷で加速を伴う速度制御を実行した場合、目標速度に遅れや大きな偏差を伴わずに追従できていることが分かる。そして、図5Bから、この際に、ノッチ段数も1ずつ変化させて速度制御が実行できていることが分かる。一方、図6は、一定速度で巻線形誘導電動機を駆動中に、負荷トルクを与えた場合のシミュレーション結果であるが、図6Aから、図5Aの場合と同様に、目標速度に追従できていることが分かる。そして、この場合でも、図6Bから、この際に、ノッチ段数も1ずつ変化させて速度制御が実行できていることが分かる。なお、図5および図6において、実測結果は、実線で表され、シミュレーション結果は、破線で表されているが、これらは、略重なっているので、これらを区別して視認できない。 From FIG. 5A, it can be seen that when speed control is performed with no load and acceleration, the target speed can be followed without delay or large deviation. And from FIG. 5B, it can be seen that the speed control can be performed by changing the notch step number by one at a time. On the other hand, FIG. 6 shows the simulation result when a load torque is applied while driving a wound-type induction motor at a constant speed, and from FIG. 6A, it can be seen that the target speed can be followed, as in the case of FIG. 5A. And even in this case, from FIG. 6B, it can be seen that the speed control can be performed by changing the notch step number by one at a time. Note that in FIGS. 5 and 6, the actual measurement results are shown by solid lines and the simulation results are shown by dashed lines, but these are almost overlapping and cannot be distinguished from each other.

これらシミュレーションでは、制御周期は、30[Hz]であり、したがって、ノッチ段数の切換え周期も最大で30[Hz]となる。一般的に、電動機の制御にインバータを用いる場合、前記インバータのスイッチング周期は、数kHzのオーダとなる。このため、二次回路にインバータを用いた場合、大きなサージ電圧が発生する可能性が高く、この結果、スリップリング等の周辺機器の劣化を早める等の影響が生じる可能性がある。本実施形態における巻線形誘導電動機システムでは、その1/100未満の30[Hz]で、上述の通り、良好な制御が実現できており、かつ、その切換え周期が小さいので、インバータを用いる場合に想定される上述の影響も大幅に低減できる。 In these simulations, the control period is 30 Hz, and therefore the switching period for the number of notch stages is also a maximum of 30 Hz. Generally, when an inverter is used to control an electric motor, the switching period of the inverter is on the order of several kHz. For this reason, when an inverter is used in the secondary circuit, there is a high possibility that a large surge voltage will be generated, which may result in effects such as accelerating the deterioration of peripheral devices such as slip rings. In the wound-type induction motor system of this embodiment, good control can be achieved at 30 Hz, which is less than 1/100 of that, as described above, and because the switching period is small, the above-mentioned effects expected when using an inverter can also be significantly reduced.

また、実施形態における巻線形誘導電動機システムSMをトロリー台車に適用した場合におけるシミュレーション結果およびその比較例のシミュレーション結果について説明する。 We will also explain the simulation results when the wound-rotor induction motor system SM in the embodiment is applied to a trolley truck, and the simulation results of a comparative example.

図7は、前記巻線形誘導電動システムをトロリー台車に適用した場合における概略構成を示す図である。図8は、図7に示す前記巻線形誘導電動システムをトロリー台車に適用した場合におけるミュレーション結果を示す図である。図9は、比較例のミュレーション結果を示す図である。図8Aおよび図9Aは、それぞれ、トロリー台車の位置の時間変化を示し、図8Bおよび図9Bは、それぞれ、その際の回転速度の時間変化を示し、図8Cおよび図9Cは、その際のノッチ段数の時間変化を示す。図8Aおよび図9Aそれぞれの各横軸は、始動開始(速度制御開始)からの経過時間であり、これら各縦軸は、トロリー台車の位置(Position)である。図8Bおよび図9Bそれぞれの各横軸は、始動開始からの経過時間であり、これら各縦軸は、回転速度(Speed)である。図8Cおよび図9Cそれぞれの各横軸は、始動開始からの経過時間であり、これら各縦軸は、ノッチ段数である。図8および図9において、実測結果は、実線で表され、シミュレーション結果は、破線で表されている。 7 is a diagram showing a schematic configuration when the wound induction motor system is applied to a trolley cart. FIG. 8 is a diagram showing a simulation result when the wound induction motor system shown in FIG. 7 is applied to a trolley cart. FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of a comparative example. FIGS. 8A and 9A respectively show the time change of the position of the trolley cart, FIGS. 8B and 9B respectively show the time change of the rotation speed at that time, and FIGS. 8C and 9C show the time change of the notch stage number at that time. The horizontal axis of each of FIGS. 8A and 9A is the elapsed time from the start of starting (start of speed control), and each of these vertical axes is the position (Position) of the trolley cart. The horizontal axis of each of FIGS. 8B and 9B is the elapsed time from the start of starting, and each of these vertical axes is the rotation speed (Speed). The horizontal axis of each of FIGS. 8C and 9C is the elapsed time from the start of starting, and each of these vertical axes is the notch stage number. In Figures 8 and 9, the actual measurement results are shown by solid lines, and the simulation results are shown by dashed lines.

実施形態における巻線形誘導電動機システムSMは、トロリー台車VCの位置制御に用いられる。その巻線形誘導電動機IMは、図7に示すように、トロリー台車VCの動力源として用いられ、巻線形誘導電動機IMの出力軸は、減速機GAを介してトロリー台車VCの駆動輪DTに接続される。これにより、巻線形誘導電動機IMの出力トルクは、減速機GAを介して駆動輪DTに伝達され、駆動輪DTが回転し、トロリー台車VCが移動する。トロリー台車VCの現在の位置xと位置の制御目標値xとが差分器SBで差分され、その差分がP制御器PCLでP制御(比例制御)され、回転速度の制御目標値ω となってMPC制御部CLに入力される。MPC制御部CLは、制御周期20[Hz]、予測ホライズン5および制御ホライズン1で上述のように予測制御で2次抵抗部RUの抵抗値を制御し、これにより巻線形誘導電動機IMが回転速度制御される。 The wound-type induction motor system SM in the embodiment is used for position control of the trolley cart VC. As shown in FIG. 7, the wound-type induction motor IM is used as a power source of the trolley cart VC, and the output shaft of the wound-type induction motor IM is connected to the driving wheel DT of the trolley cart VC via the reduction gear GA. As a result, the output torque of the wound-type induction motor IM is transmitted to the driving wheel DT via the reduction gear GA, the driving wheel DT rotates, and the trolley cart VC moves. The current position x of the trolley cart VC and the control target value x * of the position are differentiated by the difference calculator SB, and the difference is P-controlled (proportional controlled) by the P controller PCL, and becomes the control target value ω m * of the rotation speed, which is input to the MPC controller CL. The MPC controller CL controls the resistance value of the secondary resistor unit RU by predictive control as described above at the control period 20 [Hz], prediction horizon 5, and control horizon 1, and thereby the rotation speed of the wound-type induction motor IM is controlled.

このような巻線形誘導電動機システムSMは、図8に示すように、差分器SBおよびP制御器PCLを備えて構成される位置制御コントローラにより生成された回転速度の制御目標値ω に追従することができ、位置の制御目標値xに対し、僅かに偏差が生じているものの、トロリー台車VCの位置xを精度良く位置決めできる。 As shown in FIG. 8, such a wound-rotor induction motor system SM can track the rotational speed control target value ωm * generated by a position controller comprising a differentiator SB and a P controller PCL, and although there is a slight deviation from the position control target value x * , it can accurately position the position x of the trolley cart VC.

一方、比較例では、上述のMPC制御部CLに代え、一般的な速度フィードバック制御を行う速度フィードバック制御部が用いられている。この比較例では、図9に示すように、位置の偏差の大きさに応じて、ノッチ段数が決定されることから、入力ノッチ段数の変化量が大きく、回転速度にも比較的大きな脈動が発生している。特に、25[s]付近のシミュレーション結果において、これ以上大きなノッチ段数を選択すると位置の制御目標値xを越えてしまう状況でも、ノッチ段数を上げる制御が行われ、結果として位置の偏差が生じてしまっている。スイッチング周期、制御周期を高くすることによって、位置の偏差が低減されるが、大きなサージ電圧が発生する可能性がある。 On the other hand, in the comparative example, instead of the above-mentioned MPC control unit CL, a speed feedback control unit that performs general speed feedback control is used. In this comparative example, as shown in Fig. 9, the notch step number is determined according to the magnitude of the position deviation, so the change amount of the input notch step number is large, and a relatively large pulsation occurs in the rotation speed. In particular, in the simulation result around 25 [s], even in a situation where selecting a larger notch step number would exceed the position control target value x * , control is performed to increase the notch step number, resulting in a position deviation. By increasing the switching period and control period, the position deviation is reduced, but there is a possibility of a large surge voltage being generated.

2次抵抗を切り換えて回転速度制御を行う場合、細かな回転速度の調整が困難であり、スイッチング周期や制御周期を高くすることで制御精度を確保する必要があるが、本実施形態における巻線形誘導電動機システムSMを用いることで、スイッチング周期を数十[Hz]に抑えつつ、従来手法と比較して精度の良い制御が実現できる。 When controlling the rotation speed by switching the secondary resistance, it is difficult to make fine adjustments to the rotation speed, and it is necessary to ensure control precision by increasing the switching period and control period. However, by using the wound-rotor induction motor system SM in this embodiment, it is possible to keep the switching period to a few tens of Hz and achieve more precise control than with conventional methods.

また、上述の実施形態では、前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、回転速度であったが、前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、トルクであってもよい。これによれば、トルク制御できる巻線形誘導電動機用制御装置、巻線形誘導電動機用制御方法および巻線形誘導電動機システムSMが提供できる。この場合では、評価値を求める式4に代え、例えば、評価値の演算に次式5が用いられる。あるいは、例えば、トルク制御に回転速度制限ωm_limを設ける場合には、次式6が用いられる。 In the above embodiment, the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor is the rotational speed, but the predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor may be torque. This provides a control device for a wound-rotor induction motor, a control method for a wound-rotor induction motor, and a wound-rotor induction motor system SM that are capable of torque control. In this case, for example, the following equation 5 is used to calculate the evaluation value instead of equation 4 for finding the evaluation value. Alternatively, for example, when a rotational speed limit ω m_lim is set in the torque control, the following equation 6 is used.

Figure 0007673012000007
Figure 0007673012000007

Figure 0007673012000008
ここで、T (k+i)は、(k+i)番目の制御における出力トルクの制御目標値である。
Figure 0007673012000008
Here, T e * (k+i) is the control target value of the output torque in the (k+i)th control.

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been described above adequately and sufficiently through the embodiments with reference to the drawings. However, it should be recognized that a person skilled in the art can easily modify and/or improve the above-mentioned embodiments. Therefore, unless the modification or improvement implemented by a person skilled in the art is at a level that deviates from the scope of the claims described in the claims, the modification or improvement is interpreted as being included in the scope of the claims.

SM 巻線形誘導電動機システム
IM 巻線形誘導電動機
CL 予測制御制御部(MPC制御部)
RU 2次抵抗部
UT 抵抗素子ユニット
S スイッチ
R 抵抗素子
11 制御部
12 パターン生成部
13 予測部
14 パターン選択部
15 2次抵抗制御部
SM Wound-rotor induction motor system IM Wound-rotor induction motor CL Predictive control unit (MPC control unit)
RU Secondary resistor unit UT Resistance element unit S Switch R Resistance element 11 Control unit 12 Pattern generation unit 13 Prediction unit 14 Pattern selection unit 15 Secondary resistor control unit

Claims (8)

1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御装置であって、
前記2次巻線に接続され、可変な抵抗値を持つ2次抵抗部と、
前記2次抵抗部における時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで前記2次抵抗部の抵抗値が変更された場合における前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測部と、
前記パターン生成部で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、前記予測部で予測された前記巻線形誘導電動機の各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択部と、
前記パターン選択部で選択された時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部を制御する2次抵抗制御部とを備える、
巻線形誘導電動機用制御装置。
A control device for a wound-type induction motor that controls a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding,
a secondary resistance section connected to the secondary winding and having a variable resistance value;
a pattern generating unit that generates a plurality of different time-series resistance value patterns in the secondary resistor unit;
a prediction unit that predicts, for each of a plurality of time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, a value of a predetermined physical quantity related to a control purpose of the wound-type induction motor when the resistance value of the secondary resistance unit is changed in the time-series resistance value pattern; and
a pattern selection unit which selects, from among the plurality of time-series resistance value patterns generated by the pattern generation unit, a time-series resistance value pattern corresponding to a most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-rotor induction motor predicted by the prediction unit;
a secondary resistance control unit that controls the secondary resistance unit based on the time-series resistance value pattern selected by the pattern selection unit.
Control device for wound-rotor induction motor.
前記2次抵抗部は、抵抗素子と、前記抵抗素子を前記2次巻線に接続するか否かを切り換える切換えスイッチとを備える抵抗素子ユニットを少なくとも1個、備える、
請求項1に記載の巻線形誘導電動機用制御装置。
the secondary resistance section includes at least one resistance element unit including a resistance element and a change-over switch for switching whether or not the resistance element is connected to the secondary winding;
2. The control device for a wound-rotor induction motor according to claim 1.
前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、回転速度である、
請求項1または請求項2に記載の巻線形誘導電動機用制御装置。
The predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor is a rotation speed.
3. The control device for a wound-rotor induction motor according to claim 1 or 2.
前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量は、トルクである、
請求項1または請求項2に記載の巻線形誘導電動機用制御装置。
The predetermined physical quantity related to the control objective of the wound-rotor induction motor is torque.
3. The control device for a wound-rotor induction motor according to claim 1 or 2.
前記パターン選択部は、制御目標値と前記予測値との偏差に基づく評価値を用いることによって前記最も高い評価の予測値を選定する、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の巻線形誘導電動機用制御装置。
the pattern selection unit selects the most highly evaluated predicted value by using an evaluation value based on a deviation between a control target value and the predicted value;
5. The control device for a wound-rotor induction motor according to claim 1.
前記パターン生成部は、前記複数の時系列な抵抗値パターンを生成する場合に、時系列で前後に並ぶ2個の抵抗値の中の後の抵抗値を、前記2次抵抗部における可変で生成し得る複数の抵抗値を大小順に並べた場合に、前の抵抗値、前記前の抵抗値より1つだけ大きい抵抗値および前記前の抵抗値より1つだけ小さい抵抗値の中から選択する、
請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の巻線形誘導電動機用制御装置。
When generating the plurality of time-series resistance value patterns, the pattern generating unit selects a subsequent resistance value among two resistance values arranged in a chronological order from a previous resistance value, a resistance value that is one step larger than the previous resistance value, and a resistance value that is one step smaller than the previous resistance value when a plurality of resistance values that can be variably generated in the secondary resistance unit are arranged in order of magnitude.
6. The control device for a wound-rotor induction motor according to claim 1.
1次巻線と、可変な抵抗値を持つ2次抵抗部に接続される2次巻線とを備える巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御方法であって、
前記2次抵抗部における時系列な抵抗値パターンを、互いに異なるように複数、生成するパターン生成工程と、
前記パターン生成工程で生成した複数の時系列な抵抗値パターンそれぞれについて、当該時系列な抵抗値パターンで前記2次抵抗部の抵抗値が変更された場合における前記巻線形誘導電動機の制御目的に関する所定の物理量の値を予測値として予測する予測工程と、
前記パターン生成工程で生成した複数の時系列な抵抗値パターンの中から、前記予測工程で予測された前記巻線形誘導電動機の各予測値の中で最も高い評価の予測値に対応する時系列な抵抗値パターンを選択するパターン選択工程と、
前記パターン選択工程で選択された時系列な抵抗値パターンに基づいて、前記2次抵抗部を制御する2次抵抗制御工程とを備える、
巻線形誘導電動機用制御方法。
1. A control method for a wound-type induction motor, comprising:
a pattern generating step of generating a plurality of time-series resistance value patterns in the secondary resistance portion, the resistance value patterns being different from one another;
a prediction step of predicting, for each of a plurality of time-series resistance value patterns generated in the pattern generation step, a value of a predetermined physical quantity related to a control purpose of the wound-type induction motor when the resistance value of the secondary resistance unit is changed in the time-series resistance value pattern;
a pattern selection step of selecting, from the plurality of time-series resistance value patterns generated in the pattern generation step, a time-series resistance value pattern corresponding to a most highly evaluated predicted value among the predicted values of the wound-rotor induction motor predicted in the prediction step;
and a secondary resistance control step of controlling the secondary resistance unit based on the time-series resistance value pattern selected in the pattern selection step.
A control method for a wound rotor induction motor.
1次巻線と2次巻線とを備える巻線形誘導電動機と、
前記巻線形誘導電動機を制御する巻線形誘導電動機用制御部とを備え、
前記巻線形誘導電動機用制御部は、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の巻線形誘導電動機用制御装置である、
巻線形誘導電動機システム。
a wound-type induction motor having a primary winding and a secondary winding;
a control unit for a wound-rotor induction motor that controls the wound-rotor induction motor,
The control unit for the wound-rotor induction motor is a control device for a wound-rotor induction motor according to any one of claims 1 to 6.
Wound rotor induction motor system.
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