JPS5910157B2 - Slip synthesis method for induction motor - Google Patents
Slip synthesis method for induction motorInfo
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- JPS5910157B2 JPS5910157B2 JP52154526A JP15452677A JPS5910157B2 JP S5910157 B2 JPS5910157 B2 JP S5910157B2 JP 52154526 A JP52154526 A JP 52154526A JP 15452677 A JP15452677 A JP 15452677A JP S5910157 B2 JPS5910157 B2 JP S5910157B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は周波数変換装置によつて給電される誘導電動
機の制御におけるすベー合成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an all-base synthesis method for controlling an induction motor powered by a frequency converter.
従来から誘導電動機を出力電圧及び周波数を可変制御出
来る周波数変換装置により駆動する場合、すベー周波数
制御による運転方法がある。Conventionally, when an induction motor is driven by a frequency conversion device that can variably control the output voltage and frequency, there has been an operation method based on base frequency control.
このすベー周波数制御を行なうため誘導電動機の回転軸
に取付けられた回転検出器で検出した回転周波数とすベ
ー周波数を加算して合成した値で周波数変換装置の周波
数を制御する必要がある。従来このすベー周波数合成の
ために行なわれていた方法はアナログ合成とパルス合成
が代表的である。In order to perform this basic frequency control, it is necessary to control the frequency of the frequency converter using a value obtained by adding the rotational frequency detected by a rotation detector attached to the rotating shaft of the induction motor and the basic frequency and the synthesized value. Conventionally, analog synthesis and pulse synthesis are typical methods used for frequency synthesis.
前者のアナログ合成方法の回路のブロック図を第1図に
示した。回転検出器としては回転速度発電機1を使用し
、この出力の回転数に比例したアナログ信号とすベー周
波数設定器2のアナログ信号がアナログ加算器3により
加算され、この加算された信号に比例した周波数のパル
ス列に電圧一周波数変換器4で変換される。この方法の
欠点はすベー周波数合成の精度が出せないことにある。
一般に誘導電動機をすベー周波数制御した場合の適当な
すベー周波数は1H2程度であり、回転周波数が50H
2程度の場合にすベー周波数合成精度を5%程度に制御
する場合、回転速度発電機1、アナログ加算器3及び電
圧一周波数変換器4のそれぞれの精度が0.1%以下で
ある必要がある。誘導電動機の負荷状態によりすベー周
波数を1H2以下に変化させて制御する場合等はさらに
高い精度が必要となり実現が困難になる。そこで考えら
れたのが第2図にブロック図を示したパルス合成方法で
ある。回転検出器としては、回転数に比例した周波数の
パルス列を出力する回転パルス発生器5を使用し、この
パルス列出力と、すベー周波数設定器6のアナログ信号
を電圧一周波数変換器でパレス列に変換した出力とをパ
ルス合成回路8に入力する。パルス合成回路8はこの2
つ。のパルス列の論理和を取るように構成され、同時に
パルスが入力された場合は一方を遅らせる等して・ゞル
ス合成を行なう。すベー周波数設定器6のすベー周波数
設定値が負の場合は電圧一周波数変換器Tはパルス列と
してはすベー周波数設定値の絶体値の周波数を発生し、
すベー周波数が負であることを伝える信号をパルス合成
回路8に送る。パルス合成回路8はこの信号を受けて電
圧一周波数変換器7からのすべり周波数に比例したパル
スが入力されるごとに回転数に比例したパルス列からパ
ルスを1パルスずつ消去させて2つのパルス列の差の周
波数のパルス列を合成する。アナログ合成方法に比べ出
力パルス列が均一な周期とはならないが、回転周波数及
びすべり周波数及びすべり周波数に対する回転パルス検
出器5及び電圧一周波数変換器rの出力パルス周波数の
比率を大きくし、パルス合成回路8の出力を分周して制
御に使用することにより制御上問題ない程度の周期変動
とすることができる。このように制御上はパルス合成方
法は特に大きな問題点はないが回路構成上パルスの同時
入力をさける回路等が必要で複雑になる。また誘導電動
機を連続4象限運転(たとえば正転の状態からすべり周
波数を負にして減速して、零速度を経てすべり周波数を
正にして逆転加速を行なう運転)等を行なう場合は回転
周波数よりすベリ周波数の方が大きくなる場合があり、
連続したすべり周波数合成が難しく、これを行なうため
にはさらに複雑な回路構成となる。即ち、誘導電動機を
例えば正転運転から減速運転を経過して逆転運転する場
合には、回転角周波数ωと、すべり角周波数ωSとの合
成角周波数ω0はωo=ω−ωsとなり、この関係を保
つて誘導電動機は減速する。A block diagram of a circuit for the former analog synthesis method is shown in FIG. A rotation speed generator 1 is used as the rotation detector, and an analog signal proportional to the rotation speed of this output and an analog signal from the Bae frequency setter 2 are added by an analog adder 3, and a signal proportional to this added signal is added. The voltage-to-frequency converter 4 converts the pulse train into a pulse train of the same frequency. The drawback of this method is that it cannot achieve the precision of frequency synthesis.
Generally, when an induction motor is subjected to Bae frequency control, the appropriate Bae frequency is about 1H2, and the rotation frequency is 50H.
When controlling the frequency synthesis accuracy to about 5% in the case of about 2, the accuracy of each of the rotational speed generator 1, analog adder 3, and voltage-frequency converter 4 needs to be 0.1% or less. be. In cases where control is performed by changing the base frequency to 1H2 or less depending on the load condition of the induction motor, even higher precision is required and this becomes difficult to realize. Therefore, we devised a pulse synthesis method whose block diagram is shown in FIG. The rotation detector uses a rotation pulse generator 5 that outputs a pulse train with a frequency proportional to the number of rotations, and converts this pulse train output and an analog signal from the base frequency setting device 6 into a pulse train using a voltage-to-frequency converter. The converted output is input to the pulse synthesis circuit 8. The pulse synthesis circuit 8 is this 2
One. If two pulses are input at the same time, one of the pulses is delayed to perform pulse synthesis. When the subbe frequency set value of the subbe frequency setter 6 is negative, the voltage-frequency converter T generates a frequency of the absolute value of the subbe frequency set value as a pulse train,
A signal indicating that the base frequency is negative is sent to the pulse synthesis circuit 8. The pulse synthesis circuit 8 receives this signal, and each time a pulse proportional to the slip frequency from the voltage-frequency converter 7 is inputted, the pulse synthesis circuit 8 erases one pulse at a time from the pulse train proportional to the rotation speed, and calculates the difference between the two pulse trains. Synthesize a pulse train with a frequency of . Although the output pulse train does not have a uniform period compared to the analog synthesis method, the pulse synthesis circuit By frequency-dividing the output of 8 and using it for control, periodic fluctuations can be made to a level that causes no problem in control. As described above, the pulse synthesis method does not have any major problems in terms of control, but the circuit structure requires a circuit to avoid simultaneous input of pulses, making it complicated. In addition, when performing continuous four-quadrant operation of an induction motor (for example, operation in which the induction motor is operated in four quadrants (for example, decelerated with a negative slip frequency from a forward rotation state, and then accelerated in the reverse direction after reaching zero speed with a positive slip frequency), the rotation frequency is Veri frequency may be larger,
It is difficult to synthesize continuous slip frequencies, and this requires a more complicated circuit configuration. That is, when an induction motor is operated in the reverse direction after passing through normal rotation, deceleration, and reverse operation, the composite angular frequency ω0 of the rotational angular frequency ω and the slip angular frequency ωS becomes ωo=ω−ωs, and this relationship can be expressed as Keep the induction motor slowed down.
従つてωoとωは次第に低減することになるが、この場
合のすべり合成を例えば前述の第2図に示した方法で行
えば、回転パルス発生器5の出力パルスを電圧一周波数
変換器7の出力パルスで間引くことになるため、回転角
周波数ωと、すべり角周波数ωsの絶体値が等しくなつ
た時点で差は零となり、これよりも回転角周波数ωが低
下し、回転角周波数ωが零になるまでの期間のすべり合
成は極めて困難である。Therefore, ωo and ω will gradually decrease, but if slip synthesis in this case is performed, for example, by the method shown in FIG. Since it is thinned out by the output pulse, the difference becomes zero when the absolute values of the rotational angular frequency ω and the slip angular frequency ωs become equal, and the rotational angular frequency ω decreases from this point, and the rotational angular frequency ω decreases. It is extremely difficult to synthesize slip in the period until it becomes zero.
即ち、回転角周波数ωと、すべり角周波数ωsの絶体値
が等しくなつた時点からは、原理的には電圧一周波数変
換器7の出力パルスを回転パルス発生器5の出力パルス
で間引くことになるが、回転パルス発生器5の出力パル
ス及び電圧一周波数変換器7の出力パルスは常に一定の
条件でパルス合成回路に入力されるものとは限らないた
め、更に減速過程においては、回転パルス発生器5の出
力パルスの間隔は次第に長くなるため、或るサンプリン
グ期間内で電圧一周波数変換器7の出力パルスと、回転
パルス発生器5の出力パルスが等しくなつた時点を迅速
かつ正確に検出することは極めて困難である。また最近
マイクロプロセツサ等の半導体が比較的安価に入手でき
るようになり、従来個別の論理集積回路で構成する布線
論理回路(ハードワイヤドロジツク)により制御回路を
構成していたものが、ソフトウエア化したプログラムに
より信号をデジタル値として扱つて処理する方向へ向つ
てきた。That is, from the time when the absolute values of the rotational angular frequency ω and the slip angular frequency ωs become equal, in principle, the output pulses of the voltage-frequency converter 7 can be thinned out by the output pulses of the rotational pulse generator 5. However, since the output pulses of the rotational pulse generator 5 and the output pulses of the voltage-to-frequency converter 7 are not always input to the pulse synthesis circuit under constant conditions, the rotational pulse generation Since the interval between the output pulses of the generator 5 becomes gradually longer, the point in time when the output pulses of the voltage-to-frequency converter 7 and the output pulses of the rotary pulse generator 5 become equal within a certain sampling period can be quickly and accurately detected. This is extremely difficult. In addition, semiconductors such as microprocessors have recently become available at relatively low prices, and control circuits that used to be constructed from hard-wired logic circuits made up of individual logic integrated circuits are now replaced by soft-wired logic circuits. There has been a shift toward processing signals by treating them as digital values using software-based programs.
これは異なつた種類の制御に同じ構成のハードウエアで
プログラムの変更により対処でき、大量生産により大幅
なコストダウンが期待できる。このようにマイクロプロ
セツサを応用しようとすると、パルス合成方法は回転パ
ルス発生器からのパルス周波数が非常に高くなり適さな
い。たとえば回転パルス発生器の1回転当りのパルス数
を1000パルスとし、誘導電動機の回転数を3000
回転/分とすると50KHzとなりパルスとパルス間隔
は20μsであり、現在のマイクロプロセツサの演算処
理速度ではすべり周波数のみがなんとか可能な程度で他
の制御たとえば周波数変換器のスイツチング素子の点弧
制御等を同じマイクロプロセツサで処理することができ
ない。本発明は上記事情に鑑みなされたもので、周波数
変換装置の周波数制御は一般に出力周波数に比例した周
波数のパルスをカウンタ回路等に入力して角度に比例し
た値に変換してスイツチング素子の点弧制御を行なつて
いる点に注目し、すべり周波数合成をすべて角度で行な
い、デジタル比、特にマイクロプロセツサによる制御に
適し、さらに誘導電動機の定数の変化に対するすべり周
波数の補償が簡単に出来るすべり合成方法を提供するこ
とにある。以下、本発明の一実施例の説明に先立つて、
この発明の原理を説明する。This allows different types of control to be handled by changing the program with the same hardware configuration, and mass production can be expected to significantly reduce costs. When trying to apply a microprocessor in this way, the pulse synthesis method is not suitable because the pulse frequency from the rotating pulse generator becomes very high. For example, if the number of pulses per rotation of the rotary pulse generator is 1000 pulses, the number of rotations of the induction motor is 3000.
The rotation per minute is 50 KHz, and the interval between pulses is 20 μs, and with the processing speed of current microprocessors, only the slip frequency can be controlled, and other controls such as ignition control of switching elements of frequency converters, etc. cannot be processed by the same microprocessor. The present invention was made in view of the above circumstances, and generally, frequency control of a frequency converter is performed by inputting a pulse with a frequency proportional to the output frequency to a counter circuit, etc., converting it into a value proportional to the angle, and igniting the switching element. Focusing on the point that control is being performed, slip frequency synthesis is performed entirely in angles, and is suitable for digital ratio control, especially microprocessor control, and also allows easy compensation of slip frequency for changes in induction motor constants. The purpose is to provide a method. Below, prior to explaining one embodiment of the present invention,
The principle of this invention will be explained.
第3図は一般に行なわれている周波数変換装置のスイツ
チング素子のゲート信号をすべり周波数合成されたパル
ス信号から作り出す回路の例である。すべり周波数合成
されたパルス信号がカウンタ回路9により周波数変換装
置のスイツチング素子の制御に必要な周波数まで分周さ
れる。この分周されたパルス信号はさらにカウンタ回路
10に入力され、このカウンタ回路10の計数値に従つ
てゲート信号論理回路11により各スイツチング素子の
ゲート信号が作られて各スイツチング素子へ送られる。
このように周波数変換装置の制御のためにはすべり周波
数合成された周波数のパルスが必要なのではなく、この
パルスをカウンタ等により計数した値である角度に比例
した値が必要なことがわかる。本発明の原理はこの点を
考えて周波数で合成せずに角度を使用して誘導電動機の
すべり周波数制御に必要なすべり合成を行なう。すなわ
ち従来は回転角周波数をω、すべり角周波数をωS1す
べり合成された角周波数をωoとすると(1)式に従つ
てすべり合成を行なつているωo=ω+ω8
・・・・・・・・・ (1)両辺を時間積分すると
(2)式となるθo=θ+θ8 ・・・・
・・・・・(2)θは回転周波数ωの時間積分値で回転
角となり、θsはすべり角周波数の時間積分値ですべり
角と呼ぶことにする。FIG. 3 is an example of a circuit that generates a gate signal for a switching element of a commonly used frequency converter from a pulse signal synthesized by slip frequency. The pulse signal subjected to the slip frequency synthesis is frequency-divided by the counter circuit 9 to a frequency necessary for controlling the switching elements of the frequency converter. This frequency-divided pulse signal is further input to a counter circuit 10, and according to the count value of the counter circuit 10, a gate signal for each switching element is generated by a gate signal logic circuit 11 and sent to each switching element.
Thus, it can be seen that in order to control the frequency converter, pulses of the frequency synthesized by the slip frequency are not required, but a value proportional to the angle, which is a value obtained by counting these pulses by a counter or the like. Taking this into consideration, the principle of the present invention performs the slip synthesis necessary for controlling the slip frequency of an induction motor by using angles instead of synthesizing by frequency. In other words, conventionally, if the rotational angular frequency is ω, the slip angular frequency is ωS1, and the angular frequency resulting from slip synthesis is ωo, slip synthesis is performed according to equation (1): ωo=ω+ω8
・・・・・・・・・ (1) Time integration of both sides yields equation (2) θo=θ+θ8 ・・・・・・
(2) θ is the time integral value of the rotation frequency ω, which is the rotation angle, and θs is the time integral value of the slip angular frequency, which will be called the slip angle.
θoはすべり周波数合成された角周波数ωOの積分値で
出力角と呼ぶことにする。出力角θoは第3図における
カウンタ回路10で計数された値に対応する。従つて誘
導電動機の回転角θとすべり角θsを与えれば簡単に演
算できる。θo is an integral value of the angular frequency ωO obtained by synthesizing the slip frequency and will be referred to as an output angle. The output angle θo corresponds to the value counted by the counter circuit 10 in FIG. Therefore, it can be easily calculated by giving the rotation angle θ and the slip angle θs of the induction motor.
回転角θは回転検出器を回転位置検出器に置きかえるか
、回転パルス発生器のパルスをカウンタ回路で計数して
おけば良い。すべり角θsはすべり角周波数ωaの積分
値で与えれば良いが、この積分の一方法としてデジタル
化に適したサンプリング演算を説明する。すべり角θs
はすべり角周波数ωsの積分値であるから(3)式の関
係である。θ8−fω8dt・・・・・・・・・(3)
これをサンプリング演算で求めると、そのサンプリング
時間間隔を△tとしθsの△t前のサンプリング演算値
をθs(n−1)とし、△t後の演算値をθs(n)と
するとθs(n)3θs(n−1)+(t)s″6t゜
゜゜(4)となり、簡単な加算のくりかえしで演算でき
る。The rotation angle θ may be determined by replacing the rotation detector with a rotation position detector, or by counting the pulses of a rotation pulse generator with a counter circuit. The slip angle θs may be given as an integral value of the slip angular frequency ωa, and a sampling calculation suitable for digitalization will be explained as one method for this integration. Slip angle θs
Since is the integral value of the slip angular frequency ωs, the relationship is expressed by equation (3). θ8−fω8dt・・・・・・・・・(3)
If this is determined by sampling calculation, the sampling time interval is △t, the sampling calculation value before △t of θs is θs(n-1), and the calculation value after △t is θs(n), then θs(n )3θs(n-1)+(t)s″6t゜゜゜(4), which can be calculated by repeating simple addition.
また、ある負荷状態で必要なすべり角周波数ωsが定ま
つたとすると、誘導電動機の二次時定数T2が変化する
と誘導電動機の特性に比例推移を生じ、最適なすべり周
波数は二次時定数T2に反比例させなければならない。
この二次時定数T2は誘導電動機の二次インダクタンス
L2と二次抵抗R2の比L2/R2であり、二次インダ
クタンスL2は磁気飽和により、二次抵抗R2は温度に
より運転中に変化することが考えられる。たとえば二次
抵抗R2のみが温度により変化しているとし、ある基準
の温度における二次抵抗をR2Olこの温度での負荷状
態で必要なすべり角周波数をωSOとし、任意の温度に
おける二次抵抗をR2、その温度における同じ負荷状態
における必要なすべり角周波をωsとするととなる。Furthermore, assuming that the required slip angular frequency ωs is fixed in a certain load state, a change in the secondary time constant T2 of the induction motor causes a proportional change in the characteristics of the induction motor, and the optimal slip frequency is determined by the secondary time constant T2. must be inversely proportional.
This secondary time constant T2 is the ratio L2/R2 of the secondary inductance L2 and secondary resistance R2 of the induction motor, and the secondary inductance L2 changes due to magnetic saturation, and the secondary resistance R2 changes due to temperature during operation. Conceivable. For example, suppose that only the secondary resistance R2 changes with temperature, the secondary resistance at a certain reference temperature is R2O1, the slip angular frequency required under load at this temperature is ωSO, and the secondary resistance at any temperature is R2O1. , the required slip angular frequency under the same load condition at that temperature is ωs.
従つて(4)式は(6)式となるR
ここでサンプリング時間間隔ΔtをΔt=Jc(Cは比
列定数)即ち二次抵抗値R2に逆比例した時間とすると
θs(n戸θs(n−1)+COsO゜゜゜゛゜゜(7
)となりR2の演算を行なう必要がなくなる。Therefore, equation (4) becomes equation (6)R Here, if the sampling time interval Δt is Δt=Jc (C is a ratio constant), that is, the time inversely proportional to the secondary resistance value R2, θs(n θs( n-1) + COsO゜゜゜゛゜゜(7
), and there is no need to perform the calculation of R2.
このことは二次抵抗値R2が変化してもサンプリング時
間間隔Δtを可変することにより、これに関する掛算等
の演算が必要なく同じ加算のくりかえしのみで良いこと
を意味する。例えば理解し易いように、二次抵抗値R2
がある値から温度上昇で2倍に変化した場合のサンプリ
ング演算の様子を第4図に示す。This means that even if the secondary resistance value R2 changes, by varying the sampling time interval Δt, there is no need for calculations such as multiplication, and it is sufficient to repeat the same addition. For example, for easy understanding, the secondary resistance value R2
FIG. 4 shows the sampling calculation when the value doubles from a certain value due to temperature rise.
第4図Aは二次抵抗値がR2の場合で第4図Bは2R2
の場合を示し、いずれの場合も各サンプリング周期毎に
C(l)SOのみを演算しているにもかかわらず、△t
がR2に応じて変化しているので所望のすべり角θsが
得られることを示している。Figure 4A shows the case where the secondary resistance value is R2, and Figure 4B shows the case where the secondary resistance value is 2R2.
In both cases, although only C(l)SO is calculated for each sampling period, △t
changes in accordance with R2, indicating that the desired slip angle θs can be obtained.
二次抵抗値が変化した場合について述べたが二次インダ
クタンス値が変化した場合も同様に対処できる。Although the case where the secondary resistance value changes has been described, the case where the secondary inductance value changes can be dealt with in the same way.
また動作中の誘導電動機の定数変化のみでなく異なつた
誘導電動機を制御する場合にも適用でき、誘導電動機の
変更のためにサンプリング演算を変更しなくても良い。
第5図はその具体的な一実施例を示すプロツク図、第6
図は、時刻tにおいてすべり角周波数に比例したデジタ
ル値ωsを正から負に変えた場合の第5図の各部の波形
をアナログ的に示した波形図である。Furthermore, it can be applied not only to changes in the constants of an induction motor during operation, but also to controlling different induction motors, and there is no need to change the sampling calculation to change the induction motor.
FIG. 5 is a block diagram showing a specific example of the process, and FIG.
The figure is a waveform diagram showing in analog form the waveforms of various parts in FIG. 5 when the digital value ωs proportional to the slip angular frequency is changed from positive to negative at time t.
第5図において外部から与えられたすべり角周波数に比
例したデジタル値ωsとラツチ回路14に保持された前
のすべり角θsと加算器16により加算され遅延回路1
5を経てラツチ回路14に入力される。この新しいすべ
り角θsに対応する信号はサンプリングクロツク回路1
7から出力されるサンプリングクロツク周期Δtごとの
クロツクパルスにより、ラツチ回路14に保持される。
遅延回路15はこの時ラツチ回路14の出力が新しいθ
sに変化してこれに伴ないラツチ回路14の入力が同時
に新しいθsにさらにすべり角周波数に比例した値ωs
が加算された値に変化してラツチ回路14が新しいθs
を保持できなくなるのを防ぐためである。一般にラツチ
回路14、加算回路16が遅延時間を持つているため、
特に遅延回路15を必要としない事が多い。ラツチ回路
14の出力であるサンプリングクロツク周期Δtごとに
変化するすべり角信号θsは回転位置検出器12からの
回転角信号θと加算器13で加算され、すべり合成され
た角度信号である出力角信号θoとなる。角信号θS1
θ、θoは0及び2πに対応する値でアンダーフロー、
オーバーフローするO〜2πの間の値である。サンプリ
ングクロツク回路11は必要に応じて誘導電動機の回転
子温度検出器等を含んでいてクロツク周波数を可変制御
する。一実施例として布線論理回路(ハードワイアード
ロジック)で構成したプロツク図を示して説明したが、
このすべり合成のみをマイクロプロセツサを使用してソ
フトウエア化したプログラムで行なうためにはマイクロ
プロセツサとプログラムを格納するメモリの他に回転角
信号θを入力する入力回路、すべり角周波数ωSを入力
する入力回路、出力角信号θoを出力する出力回路及び
サンプリングクロツク回路が必要である。In FIG. 5, a digital value ωs proportional to the slip angle frequency given from the outside is added to the previous slip angle θs held in the latch circuit 14 by an adder 16, and the result is added to the delay circuit 1.
5 and is input to the latch circuit 14. The signal corresponding to this new slip angle θs is sent to the sampling clock circuit 1.
The data is held in the latch circuit 14 by the clock pulses outputted from the circuit 7 at every sampling clock period Δt.
At this time, the delay circuit 15 detects that the output of the latch circuit 14 is the new θ.
s, and accordingly, the input of the latch circuit 14 simultaneously changes to the new θs and a value ωs proportional to the slip angular frequency.
changes to the added value, and the latch circuit 14 receives the new value θs.
This is to prevent it from becoming impossible to hold. Generally, the latch circuit 14 and the adder circuit 16 have a delay time, so
In particular, the delay circuit 15 is not required in many cases. The slip angle signal θs, which is the output of the latch circuit 14 and changes every sampling clock period Δt, is added to the rotation angle signal θ from the rotational position detector 12 in the adder 13, and the output angle is the slip-synthesized angle signal. The signal becomes θo. Angular signal θS1
θ, θo are values corresponding to 0 and 2π and underflow,
It is a value between O and 2π that overflows. The sampling clock circuit 11 includes a rotor temperature detector of the induction motor, etc., as necessary, and variably controls the clock frequency. As an example, a block diagram composed of a hardwired logic circuit was shown and explained.
In order to perform only this slip synthesis using a software program using a microprocessor, in addition to the microprocessor and the memory that stores the program, there is an input circuit that inputs the rotation angle signal θ, and an input circuit that inputs the slip angular frequency ωS. An input circuit for outputting the output angle signal θo, an output circuit for outputting the output angle signal θo, and a sampling clock circuit are required.
サンプリングクロツクはすべり合成の演算のプログラム
の起動用として、割込クロツクとしてマイクロプロセツ
サに入力する。演算プログラムとしては割込みが発生す
ると、入力回路からすべり角周波数を入力し、マイクロ
プロセツサ内のレジスタに貯えられている前のすべり角
の演算値θsと加算する。さらに入力回路から回転角信
号θを入力し、新しく演算されたθsを加算する。これ
を出力回路に出力角信号θoとして出力する。以上の手
順で一連の演算が終了する。マイクロプロセツサの種類
にもよるが以上の5ステツプ程度のプログラム処理であ
ると501ts以下の時間で十分に処理することができ
る。周波数変換装置の出力周波数が50Hz程度とし出
力角θoの精度を角度にして2度程度とするためにはサ
ンプリングクロツク周波数としては1KHz1すなわち
1msの周期程度で良くすべり合成の演算に必要な50
μsを除いた残りの950μsは他の制御、たとえばス
イツチング素子の点弧制御、速度制御のために必要な演
算等に使用することができる。本発明はこの他に回転方
向、すべり周波数の正負に対して何んら特別の処置を必
要とせず誘導電動機の4象限運転に必要な連続的なすべ
り合成が可能である特長を持つ。The sampling clock is input to the microprocessor as an interrupt clock for starting the slip synthesis calculation program. When an interrupt occurs, the calculation program inputs the slip angle frequency from the input circuit and adds it to the previous calculation value θs of the slip angle stored in a register in the microprocessor. Furthermore, the rotation angle signal θ is inputted from the input circuit, and the newly calculated θs is added. This is outputted to the output circuit as an output angle signal θo. A series of calculations is completed with the above steps. Although it depends on the type of microprocessor, the above program processing of about 5 steps can be sufficiently processed in a time of 501 ts or less. If the output frequency of the frequency converter is about 50 Hz and the accuracy of the output angle θo is about 2 degrees, the sampling clock frequency should be about 1 KHz, that is, about 1 ms period, and the 50 Hz required for slip synthesis calculations is sufficient.
The remaining 950 μs can be used for other controls, such as switching element ignition control, calculations necessary for speed control, etc. In addition, the present invention has the advantage of being able to perform continuous slip synthesis necessary for four-quadrant operation of an induction motor without requiring any special treatment for the rotation direction or the positive or negative slip frequency.
従つて本発明のすべり合成方法によれば、角度信号とし
て出力が得られるため、すべり周波数制御を行なう誘導
電動機の速度制御装置が簡単な構成で実現できる。Therefore, according to the slip synthesis method of the present invention, since an output is obtained as an angle signal, a speed control device for an induction motor that performs slip frequency control can be realized with a simple configuration.
第r図に周波数変換装置としてサイリスタ整流装置と電
流形インバータの組合せを用いたすべり周波数を一定と
して制御した実施例を示した。交流電流18を周波数変
換装置19により周波数変換する。周波数変換装置19
はサイリスタ整流装置R1で直流に変換した後、リアク
トルL1、サイリスタS1〜S6、ダイオードD1〜D
6、コンデンサC1〜C6で構成される直列ダイオード
形と呼ばれる電流形インバータ装置で交流に周波数変換
する構成となつている。これらの公知の技術で構成され
る周波数変換装置19の詳しい説明は省略するが、出力
電流の振幅はサイリスタ整流装置R1で制御し、周波数
は電流形インバータ装置のサイリスタS1〜S6を順次
点弧することにより制御できる特徴を持つている。誘導
電動機20の軸に取りつけられた回転速度発電機22の
出力と速度設定器32の出力が速度制御回路30に入力
される。速度制御回路30の出力速度偏差に応じた信号
は絶体値回路28により絶体値の信号ABSと符号を示
す信号SIGNに分離される。絶体値の信号ABSは電
流基準信号として電流検出器23の電流検出値とともに
位相制御回路24に入力され、サイリスタ整流装置R1
の各サイリスタの点弧位相が制御されて電流が制御され
る。一方すべり周波数設定器31のすべり周波数設定値
は補数回路29に入力され、絶体値回路28の符号を示
す信号SIGNにより、そのままの正のすべり周波数に
比例した信号又は補数を取つた負のすべり周波数に比例
した信号として、回転位置検出器21の回転位置信号と
ともに本発明のすべり合成回路27に入力される。すべ
り合成された出力角信号θoはリードオンリメモリに入
力され、このメモリにあらかじめ設定された出力角信号
θoに対応した電流形インバータの主サイリスタS1〜
S6の点弧信号が出力される。この点弧信号はゲート増
幅器25により増幅絶縁されて各主サイリスタのゲート
に与えられる。この出力角信号θoに対する各サイリス
タの点弧信号の関係を第8図に、又このような関係に制
御する時の出力角信号θoの時間的変化に対する誘導電
動機20の各相電流波形を第9図に示す。第9図におい
て時刻t以降は時刻t以前より誘導電動機20に加わる
周波数が低下していることを示している。このような構
成により、回転位置検出器及びすべり周波数の正負に応
じて出力角信号が増減し、主サイリスタの点弧の相順が
切換り、正転から逆転、逆転から正転の連続した制御が
簡単に行なえる。誘導電動機の堅牢な構造とブラシがな
い特長を生かした保守が容易な連続した可逆運転が可能
な電動機の速度制御装置となる。以上説明したように本
発明によれば、すべり合成をデイジタル量として取り扱
うため、特にマイクロプロセツサの応用に適した少ない
演算時間で行なえ、誘導電動機の定数の変化や誘動電動
機の変更に容易に対処できる。Fig. r shows an embodiment in which a combination of a thyristor rectifier and a current source inverter is used as a frequency converter and the slip frequency is controlled to be constant. The frequency of the alternating current 18 is converted by a frequency conversion device 19. Frequency conversion device 19
is converted into DC by the thyristor rectifier R1, and then the reactor L1, thyristors S1 to S6, and diodes D1 to D
6. The frequency is converted into alternating current using a current source inverter device called a series diode type, which is composed of capacitors C1 to C6. A detailed description of the frequency conversion device 19 constructed using these known techniques will be omitted, but the amplitude of the output current is controlled by the thyristor rectifier R1, and the frequency is controlled by sequentially firing the thyristors S1 to S6 of the current source inverter device. It has the characteristic that it can be controlled by The output of a rotation speed generator 22 attached to the shaft of the induction motor 20 and the output of a speed setter 32 are input to a speed control circuit 30. A signal corresponding to the output speed deviation of the speed control circuit 30 is separated by the absolute value circuit 28 into an absolute value signal ABS and a signal SIGN indicating the sign. The absolute value signal ABS is input as a current reference signal to the phase control circuit 24 together with the current detection value of the current detector 23, and the thyristor rectifier R1
The firing phase of each thyristor is controlled to control the current. On the other hand, the slip frequency set value of the slip frequency setter 31 is input to the complement circuit 29, and depending on the signal SIGN indicating the sign of the absolute value circuit 28, a signal proportional to the positive slip frequency as it is or a negative slip obtained by taking the complement. The signal is input as a frequency-proportional signal to the slip synthesis circuit 27 of the present invention together with the rotational position signal from the rotational position detector 21. The slip-synthesized output angle signal θo is input to a read-only memory, and the main thyristors S1 to S1 of the current source inverter corresponding to the output angle signal θo set in advance in this memory are input.
The ignition signal of S6 is output. This ignition signal is amplified and isolated by a gate amplifier 25 and is applied to the gate of each main thyristor. The relationship between the firing signal of each thyristor with respect to this output angle signal θo is shown in FIG. 8, and the current waveform of each phase of the induction motor 20 with respect to the temporal change of the output angle signal θo when controlling to such a relationship is shown in FIG. As shown in the figure. FIG. 9 shows that after time t, the frequency applied to the induction motor 20 is lower than before time t. With this configuration, the output angle signal increases or decreases depending on the polarity of the rotational position detector and the slip frequency, and the firing phase sequence of the main thyristor is switched, allowing continuous control from forward rotation to reverse rotation and from reverse rotation to forward rotation. can be done easily. This is an electric motor speed control device that takes advantage of the induction motor's robust structure and lack of brushes to provide easy maintenance and continuous reversible operation. As explained above, according to the present invention, slip synthesis is treated as a digital quantity, so it can be performed in a short calculation time, which is particularly suitable for microprocessor applications, and it is easy to change the constants of an induction motor or change the induction motor. I can handle it.
特に誘導電動機の制御装置全体にマイクロプロセ1ツサ
による制御を適用していく場合に適したすべり合成方法
である。これにより制御回路の大幅なコストダウンと信
頼性の向上が計れる。This slip synthesis method is particularly suitable when applying control by a microprocessor to the entire control device of an induction motor. This can significantly reduce the cost and improve the reliability of the control circuit.
第1図、第2図は従来のすべり周波数合成方法のプロツ
ク図、第3図はすべり周波数合成されたパルス信号から
周波数変換装置のスイツチング素子の点弧制御を行なう
場合のプロツク図、第4図はサンプリング演算ですべり
角を導出する方法を説明するための図、第5図は本発明
の一実施例のプロツク図、第6図は第5図の各部の動作
波形図、第7図は本発明を誘導電動機の速度制御に適し
た応用例のプロツク図、第8図は第7図における出力角
度とサイリスタの点弧信号の関係を示した図、第9図は
第7図における出力角度の時間的変化に対する誘導電動
機の各相電流との関係を示した波形図である。
1,22・・・・・・回転速度発電機、2,6・・・・
・・すべり周波数設定器、3・・・・・・アナログ加算
器、4,7・・・・・・電圧一周波数変換器、5・・・
・・・回転パルス発生器、8・・・・・・パルス合成回
路、9,10・・・・・・カウンタ回路、11・・・・
・・ゲート信号論理回路、12,21・・・・・・回転
位置検出器、13,16・・・・・・デジタル加算器、
14・・・・・・ラツチ回路、15・・・・・・遅延回
路、17・・・・・・サンプリングクロツク発生回路、
18・・・・・・交流電源、19・・・・・・周波数変
換装置、20・・・・・・誘導電動機、23・・・・・
・電流検出器、24・・・・・・位相制御回路、25・
・・・・・ゲート増幅器、26・・・・・・りードオン
メモリ、27・・・・・・すべり合成回路、28・・・
・・・絶体値回路、29・・・・・・補数回路、30・
・・・・・速度制御回路、31・・・・・・すべり周波
数設定器、32・・・・・・速度設定器。Figures 1 and 2 are block diagrams for the conventional slip frequency synthesis method, Figure 3 is a block diagram for controlling the firing of switching elements of a frequency converter from pulse signals synthesized by the slip frequency, and Figure 4. 5 is a diagram for explaining the method of deriving the slip angle by sampling calculation, FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an operation waveform diagram of each part of FIG. 5, and FIG. A block diagram of an example of application of the invention suitable for speed control of an induction motor, FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the output angle in FIG. 7 and the firing signal of the thyristor, and FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the output angle in FIG. FIG. 2 is a waveform diagram showing the relationship between each phase current of an induction motor and a temporal change. 1, 22... Rotational speed generator, 2, 6...
...Slip frequency setter, 3...Analog adder, 4,7...Voltage-frequency converter, 5...
... Rotating pulse generator, 8 ... Pulse synthesis circuit, 9, 10 ... Counter circuit, 11 ...
...Gate signal logic circuit, 12, 21... Rotational position detector, 13, 16... Digital adder,
14...Latch circuit, 15...Delay circuit, 17...Sampling clock generation circuit,
18... AC power supply, 19... Frequency converter, 20... Induction motor, 23...
・Current detector, 24... Phase control circuit, 25.
...Gate amplifier, 26 ... Read-on memory, 27 ... Slip synthesis circuit, 28 ...
... Absolute value circuit, 29 ... Complement circuit, 30.
... Speed control circuit, 31 ... Slip frequency setting device, 32 ... Speed setting device.
Claims (1)
手段と、前記誘導電動機の回転角に比例したデジタル量
を得る手段を具備し、これらの手段で得られるデジタル
量を加算することを特徴とする誘導電動機のすべり合成
方法。 2 前記すべり角に比例したデジタル量は、誘導電動機
のすべり周波数に応じたデジタル量を所定の時間間隔で
順次加算した値とすることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の誘導電動機のすべり合成方法。 3 前記すべり角に比例したデジタル量は、誘導電動機
のすべり周波数に応じたデジタル量を前記誘導電動機の
二次時定数に比例した時間間隔で順次加算した値とする
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の誘導電動
機のすべり合成方法。[Scope of Claims] 1. A device comprising means for obtaining a digital quantity proportional to the slip angle of the induction motor and a means for obtaining a digital quantity proportional to the rotation angle of the induction motor, and adding the digital quantities obtained by these means. A slip synthesis method for an induction motor, characterized by: 2. The induction motor according to claim 1, wherein the digital quantity proportional to the slip angle is a value obtained by sequentially adding digital quantities corresponding to the slip frequency of the induction motor at predetermined time intervals. Slip synthesis method. 3. The digital quantity proportional to the slip angle is a value obtained by sequentially adding digital quantities corresponding to the slip frequency of the induction motor at time intervals proportional to the secondary time constant of the induction motor. A slip synthesis method for an induction motor according to scope 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52154526A JPS5910157B2 (en) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Slip synthesis method for induction motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52154526A JPS5910157B2 (en) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Slip synthesis method for induction motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5486726A JPS5486726A (en) | 1979-07-10 |
| JPS5910157B2 true JPS5910157B2 (en) | 1984-03-07 |
Family
ID=15586175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52154526A Expired JPS5910157B2 (en) | 1977-12-23 | 1977-12-23 | Slip synthesis method for induction motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5910157B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4559485A (en) * | 1981-08-31 | 1985-12-17 | Kollmorgen Technologies Corporation | Control systems for AC induction motors |
-
1977
- 1977-12-23 JP JP52154526A patent/JPS5910157B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5486726A (en) | 1979-07-10 |
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