JPH07114560B2 - Induction motor instantaneous torque and magnetic flux control method - Google Patents
Induction motor instantaneous torque and magnetic flux control methodInfo
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- JPH07114560B2 JPH07114560B2 JP63193515A JP19351588A JPH07114560B2 JP H07114560 B2 JPH07114560 B2 JP H07114560B2 JP 63193515 A JP63193515 A JP 63193515A JP 19351588 A JP19351588 A JP 19351588A JP H07114560 B2 JPH07114560 B2 JP H07114560B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、可変電圧,可変周波数PWMインバータによる
3相誘導電動機のトルクおよび磁束制御方式の中で、始
動急加速時の制御方式に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control system at the time of sudden acceleration of a start among torque and magnetic flux control systems of a three-phase induction motor by a variable voltage, variable frequency PWM inverter. is there.
(従来の技術) 本発明にかかる誘導電動機の瞬時トルク,磁束制御方式
の基本動作は、昭和61年1月発行の電気学会論文誌Bの
106巻1号第9頁以下に掲載された「瞬時すべり周波数
制御に基づく誘導電動機の新高速トルク制御法」なる論
文に記載されている。(Prior Art) The basic operation of the instantaneous torque and magnetic flux control system of the induction motor according to the present invention is described in the journal B of the Institute of Electrical Engineers of Japan, published in January, 1986.
Vol. 106, No. 1, pp. 9 et seq. Describes it in a paper entitled "New High Speed Torque Control Method for Induction Motor Based on Instantaneous Slip Frequency Control".
その基本原理は、空間ベクトルで表された誘導電動機の
1次電流▲▼および1次磁束1ベクトルのベクト
ル積として瞬時発生トルクを演算し、これとトルク指令
T*との偏差および1次磁束φ1と磁束指令値φ1 *と
の偏差に応じて、予めテーブル化されているインバータ
のトルク応答を最適とするスイッチングパターンを選
び、インバータの出力電圧を時々刻々更新して瞬時トル
クおよび磁束を瞬時制御するものである。The basic principle is to calculate the instantaneously generated torque as a vector product of the primary current ▲ ▼ of the induction motor and the primary magnetic flux 1 vector represented by the space vector, and calculate the deviation between this and the torque command T * and the primary magnetic flux φ. 1 and the magnetic flux command value φ 1 * , select a switching pattern that optimizes the torque response of the inverter, which is tabulated in advance, and update the output voltage of the inverter every moment to instantaneously generate the instantaneous torque and magnetic flux. To control.
第2図は前述のごとき基本動作を行う誘導電動機の瞬時
トルク,磁束制御系のブロック図であり、直流電圧源1
より正母線1aおよび負母線1bを経て3相PWMインバータ
3を介して3相誘導電動機6に給電する。制御回路7は
指令および検出された電流,電圧信号を処理し、PWMイ
ンバータ3のスイッチング素子の通電信号を発生する。
4は電源スイッチである。FIG. 2 is a block diagram of the instantaneous torque and magnetic flux control system of the induction motor which performs the basic operation as described above.
Power is then supplied to the three-phase induction motor 6 via the three-phase PWM inverter 3 via the positive bus 1a and the negative bus 1b. The control circuit 7 processes the command and the detected current and voltage signals, and generates an energization signal for the switching element of the PWM inverter 3.
Reference numeral 4 is a power switch.
PWMインバータ3はトランジスタ等のオン,オフ可能な
スイッチング素子とダイオードとをそれぞれ逆並列接続
してなる6個のアームを3相グレッツ結線することによ
り構成されるが、図のように3個の切換スイッチングS
u,Sv,Swとして表すことができる。The PWM inverter 3 is constructed by connecting three arms, each of which has a switching element such as a transistor that can be turned on and off and a diode, connected in anti-parallel to each other in a three-phase gret's manner. Switching S
It can be represented as u, Sv, Sw.
PWMインバータ3の各出力端子から電流検出器5u,5v,5w
を経て3相誘導電動機6に給電すると共に、直流側正負
母線間に電圧検出器2が接続され、これら検出器と後述
するスイッチ状態変数とから各相電流および各相電圧が
検出できるようになっている。Current detector 5u, 5v, 5w from each output terminal of PWM inverter 3
The three-phase induction motor 6 is supplied with power via the voltage detector 2 and the voltage detector 2 is connected between the positive and negative buses on the DC side, so that each phase current and each phase voltage can be detected from these detectors and a switch state variable described later. ing.
3相かご形誘導電動機の1次端子電圧および電流をそれ
ぞれ▲▼,▲▼とし、2次電流を▲▼とす
ると、電圧方程式は ただし、記号▲▼,▲▼,▲▼は直軸,横
軸すなわちd,q2軸変換された量のベクトル表示であり、
例えば▲▼はd軸成分をv1d,q軸成分をv1qとすると で示され、▲▼,▲▼も同様に定義される。な
お、式左辺のはd,q両軸成分とも0の場合を表し、
かご形回転子の場合2次電圧はこのようにとなる。If the primary terminal voltage and current of the three-phase squirrel cage induction motor are ▲ ▼ and ▲ ▼, respectively, and the secondary current is ▲ ▼, the voltage equation is However, the symbols ▲ ▼, ▲ ▼, and ▲ ▼ are vector displays of the quantities that have been converted on the direct and horizontal axes, that is, the d and q axes.
For example, ▲ ▼ is v 1d for the d-axis component and v 1q for the q-axis component. , And ▲ ▼ and ▲ ▼ are defined similarly. The left side of the equation represents the case where both d and q axis components are 0,
In the case of a squirrel cage rotor, the secondary voltage is as follows.
式における定数は R1;1次巻線抵抗 L11;1次インダクタンス R2;2次巻線抵抗 L22;2次インダクタンス M;相互インダクタンスm は回転角速度,pは微分演算子,jは虚数記号を表す。The constant in the formula is R 1 ; Primary winding resistance L 11 ; Primary inductance R 2 ; Secondary winding resistance L 22 ; Secondary inductance M; Mutual inductance m is rotational angular velocity, p is differential operator, j is imaginary number Represents a symbol.
一方、磁束の定義として、1次磁束φ1は 式の第1行を展開して 式を代入し、整理すると 両辺を積分すると すなわち、電動機1次磁束は式の積分演算により求め
られる。On the other hand, as the definition of magnetic flux, the primary magnetic flux φ 1 is Expand the first line of the expression Substituting expressions and rearranging If you integrate both sides That is, the primary magnetic flux of the electric motor is obtained by the integral calculation of the equation.
各切換スイッチSu,Sv,Swは、正母線1a側に倒れる場合と
負母線1b側に倒れる場合とがあり、中間位置をとること
はない。前者を状態1,後者を状態0とするとインバータ
の出力状態は次に示すスイッチ状態変数表ですべてを表
すことができる。The changeover switches Su, Sv, Sw may fall to the positive bus bar 1a side or to the negative bus bar 1b side, and do not take intermediate positions. If the former is the state 1 and the latter is the state 0, the output states of the inverter can all be expressed by the following switch state variable table.
ここに、kは切換スイッチ状態を示す番号で、この8通
りしか存在しない。また、▲▼,▲▼はd,q2軸
成分で表したスイッチ状態変数で、実際のd,q軸電圧
v1d,v1qは、これに直流電圧源1の電圧Vと とを乗じ と表せる。 Here, k is a number indicating the state of the changeover switch, and there are only eight of these. Also, ▲ ▼ and ▲ ▼ are the switch state variables expressed by the d and q axis components, and the actual d and q axis voltages.
v 1d and v 1q are the voltage V of the DC voltage source 1 and Multiply by Can be expressed as
このスイッチ状態変数表を図示したのが第3図であり、
v1の横の括弧内は切換スイッチSu,Sv,Swの状態を順に示
しており、kが増加するに従って時計方向に60゜ずつス
テップする電圧ベクトルを表している。なお、k=0お
よびk=7は零ベクトルと呼ばれるもので、図では原点
と一致する。k=0およびk=7はそれぞれインバータ
の出力を決定する切換スイッチSu,Sv,Swがすべて正母線
1a側に倒れるか、または負母線1b側に倒れるかの違いは
あるが、3相誘導電動機6の線間電圧はいずれも零とな
り、3相短絡モードである。This switch state variable table is shown in FIG.
The parentheses next to v 1 indicate the states of the changeover switches Su, Sv, Sw in order, and represent the voltage vector that steps clockwise by 60 ° as k increases. Note that k = 0 and k = 7 are called zero vectors and coincide with the origin in the figure. In k = 0 and k = 7, the changeover switches Su, Sv, and Sw that determine the output of the inverter are all positive busbars.
Although there is a difference between falling to the side of 1a and falling to the side of the negative bus 1b, all the line voltages of the three-phase induction motor 6 become zero, which is the three-phase short-circuit mode.
瞬時トルクTは式の1次磁束1と1次電流▲▼
のベクトル積として式により求められる。The instantaneous torque T is the primary magnetic flux 1 and the primary current of the formula ▲ ▼
It is calculated by the formula as the vector product of.
ここで、φ1d,v1qおよびi1d,i1qはそれぞれ1次磁束
1および1次電流▲▼をd,q2軸に分解したときの各
成分である。 Where φ 1d , v 1q and i 1d , i 1q are the primary magnetic flux, respectively.
1 and primary current ▲ ▼ to a respective component when decomposed into d, q2 axis.
ブロック701および703bは切換スイッチSu,Sv,Swの状態
と電圧検出器2で検出した電流電圧源1の電圧Vとから
1次端子電圧▲▼を算出するブロックであり、スイ
ッチ状態変数表と式とから算出される。Blocks 701 and 703b are blocks for calculating the primary terminal voltage ▲ ▼ from the states of the changeover switches Su, Sv, Sw and the voltage V of the current-voltage source 1 detected by the voltage detector 2, and the switch state variable table and the formula Calculated from
ブロック702は電流検出器5u,5v,5wにより検出される3
相電流iu,iv,iwを、次式によりd,q2軸成分に変換するブ
ロックである。Block 702 is detected by current detectors 5u, 5v, 5w 3
This block converts the phase currents iu, iv, iw into the d, q2 axis components by the following equation.
この1次電流▲▼に、ブロック703aにおいて1次巻
線抵抗R1を乗じ、ブロック704において1次端子電圧▲
▼から1次巻線抵抗R1と1次電流▲▼の積を減
算する。 This primary current ▲ ▼ is multiplied by the primary winding resistance R 1 in block 703a, and the primary terminal voltage ▲ in block 704.
The product of the primary winding resistance R 1 and the primary current ▲ ▼ is subtracted from ▼.
ブロック705は式に従って磁束を積分演算するブロッ
クであり、1次磁束1のd,q両軸成分φ1d,φ1qが求め
られ、ブロック706にて磁束ベクトル長φ1が次式によ
り求められる。A block 705 is a block for performing integral calculation of the magnetic flux according to an equation. The d and q biaxial components φ 1d and φ 1q of the primary magnetic flux 1 are obtained, and a block 706 obtains the magnetic flux vector length φ 1 by the following equation.
更に、ブロック710では第4図の磁束状態図に示すよう
に、1次磁束1ベクトルのd軸を基準とする時計方向
の回転角θが境角線として30゜,90゜,150゜,210゜,270
゜,330゜の60゜毎に仕切られるどの領域の属しているか
によって、制御フラグfθを次のように発生する。 Further, in block 710, as shown in the magnetic flux state diagram of FIG. 4, the rotation angle θ of the primary magnetic flux 1 vector in the clockwise direction with reference to the d axis is 30 °, 90 °, 150 °, 210 as boundary lines.゜, 270
The control flag f.theta. Is generated as follows depending on which region is divided every 60.degree., 330.degree ..
−30゜≦θ<30゜;fθ=I 30゜≦θ<90゜;fθ=II 90゜≦θ<150゜;fθ=III 150゜≦θ<210゜;fθ=IV 210゜≦θ<270゜;fθ=V 270゜≦θ<330゜;fθ=VI 第5図はヒステリシスコンパレータの状態制御図で、磁
束ベクトル長φ1が磁束指令値φ1 *に対し、誤差限界
Δφを用いて φ1 *−Δφ/2<φ1<φ1 *+Δφ/2 となるように制御するための制御フラグfφを発生す
る。すなわち、磁束ベクトル長φ1が増加して上限であ
るφ1 *+Δφ/2に達すると減磁を指令する制御フラグ
fφ=0を発生し、また磁束ベクトル長φ1が減少して
下限であるφ1 *−Δφ/2に達すると増磁を指令する制
御フラグfφ=1を発生する。−30 ° ≦ θ <30 °; fθ = I 30 ° ≦ θ <90 °; fθ = II 90 ° ≦ θ <150 °; fθ = III 150 ° ≦ θ <210 °; fθ = IV 210 ° ≦ θ < 270 °; fθ = V 270 ° ≦ θ <330 °; fθ = VI Fig. 5 is a state control diagram of the hysteresis comparator, in which the magnetic flux vector length φ 1 uses the error limit Δφ with respect to the magnetic flux command value φ 1 *. A control flag fφ for controlling so that φ 1 * −Δφ / 2 <φ 1 <φ 1 * + Δφ / 2 is generated. That is, when the magnetic flux vector length φ 1 increases and reaches the upper limit φ 1 * + Δφ / 2, a control flag fφ = 0 for instructing demagnetization is generated, and the magnetic flux vector length φ 1 decreases and is the lower limit. When φ 1 * −Δφ / 2 is reached, a control flag fφ = 1 for instructing magnetization is generated.
かくして、磁束ベクトル長φ1は第5図に示される矢印
の方向にリミットサイクルを描くようにして制御される
ことになるが、実際には、ブロック706で式により算
出された磁束ベクトル長φ1がブロック708において磁
束指令値φ1 *から減算され、ブロック711において第
5図の状態制御図に従い制御フラグfφ=1,0を発生す
る。Thus, the magnetic flux vector length φ 1 is controlled by drawing a limit cycle in the direction of the arrow shown in FIG. 5, but in reality, the magnetic flux vector length φ 1 calculated by the equation in block 706. Is subtracted from the magnetic flux command value φ 1 * in block 708, and a control flag fφ = 1,0 is generated in block 711 according to the state control diagram of FIG.
第5図に示した磁束のリミットサイクルは、第4図に関
していえば、1次磁束1のベクトルの頭部が常に図示
された円環部分に存在するように制御されていることに
対応する。The limit cycle of the magnetic flux shown in FIG. 5 corresponds to the fact that the head of the vector of the primary magnetic flux 1 is controlled so that it always exists in the illustrated annular portion with respect to FIG.
第5図による制御フラグfφと第4図で説明した制御フ
ラグfθとが組み合わされて、例えばfφ=1,fθ=I
の制御フラグが立っているとすると、領域が−30゜<θ
<30゜における増磁モードを意味するから、1次磁束
1ベクトルに積分されるべき1次電圧▲▼ベクトル
は、円の外向き成分を持ったものの中から選ばれる。The control flag fφ according to FIG. 5 and the control flag fθ described with reference to FIG. 4 are combined, and for example, fφ = 1, fθ = I
If the control flag of is set, the area is -30 ° <θ
Since it means the magnetization mode at <30 °, the primary magnetic flux
The primary voltage ▲ ▼ vector to be integrated into one vector is selected from the ones having an outward component of a circle.
ブロック707はブロック702,705の両出力のベクトル積を
式により演算し、瞬時トルクTを算出するブロックで
あり、ブロック709においてトルク指令T*から瞬時ト
ルクTを減算し、トルク指令T*と式により求められ
た瞬時トルクTとの差が所定の誤差限界以内に押えられ
るように、ブロック712において第6図の状態制御部に
従って制御フラグfτを発生する。Block 707 the vector product between the output of block 702 and 705 is calculated by the equation, a block for calculating the instantaneous torque T, by subtracting the instantaneous torque T from the torque command T * at block 709, determined by the torque command T * and the formula In block 712, a control flag fτ is generated according to the state controller of FIG. 6 so that the difference from the obtained instantaneous torque T is suppressed within a predetermined error limit.
第6図は3値ヒステリシスコンパレータの状態制御図
で、電動機力行時はトルク偏差T*−Tが上限値ΔT
1(ΔT1>0)に達すると、加速モードの制御フラグf
τ=1を発生する。電動機が加速されてトルク偏差が下
限値−ΔT2(ΔT2>0)に達すると、零ベクトルモード
の制御フラグfτ=0を発生し、トルクが漸減して再び
偏差が増加し上限値ΔT1に達すると加速モードに移し、
第6図の上半部のヒステリシスループを矢印方向に周回
するリミットサイクルを描く。FIG. 6 is a state control diagram of the three-value hysteresis comparator. When the motor is running, the torque deviation T * -T is the upper limit value ΔT.
When 1 (ΔT 1 > 0) is reached, the acceleration mode control flag f
Generate τ = 1. When the electric motor is accelerated and the torque deviation reaches the lower limit value −ΔT 2 (ΔT 2 > 0), a zero vector mode control flag fτ = 0 is generated, the torque is gradually decreased, and the deviation is increased again to the upper limit value ΔT 1 When it reaches
A limit cycle in which the hysteresis loop in the upper half of FIG. 6 orbits in the direction of the arrow is drawn.
次に、電動機が回生制動を行っている時は第6図の下半
部のヒステリシスループを描くことになり、トルク偏差
が負の下限値−ΔT1(ΔT1>0)に達すると漸減モード
の制御フラグfτ=−1を発生する。以下、力行時と同
様に矢印方向のリミットサイクルを繰り返す。かくし
て、ブロック712は制御フラグfτ=1,0,−1を出力す
る。Next, when the electric motor is performing regenerative braking, a hysteresis loop in the lower half of FIG. 6 is drawn, and when the torque deviation reaches the negative lower limit value −ΔT 1 (ΔT 1 > 0), the mode gradually decreases. Control flag fτ = −1 is generated. After that, the limit cycle in the direction of the arrow is repeated as in the case of power running. Thus, block 712 outputs the control flag fτ = 1,0, −1.
ブロック713はブロック710,711,712から出力される3個
の制御フラグfθ,fφ,fτの各組み合わせに最も適した
インバータ出力電圧を決定するブロックであり、次に示
すスイッチングテーブルによって、第4図で説明した1
次磁束1のベクトル長と回転方向をこれら3個の制御
フラグfθ,fφ,fτが制御する。A block 713 is a block for determining the most suitable inverter output voltage for each combination of the three control flags fθ, fφ, fτ output from the blocks 710, 711, 712, and the block shown in FIG.
These three control flags fθ, fφ, fτ control the vector length and rotation direction of the next magnetic flux 1 .
このスイッチングテーブルは、3個の制御フラグfθ,f
φ,fτのすべての組み合わせについて出力電圧ベクトル
の番号kの値を示したもので、毎演算サイクルごとにブ
ロック713においてこのスイッチングテーブルを参照す
ることにより、インバータ3へスイッチング信号を送
り、磁束およびトルクの制御が行われる。 This switching table has three control flags fθ, f
The values of the number k of the output voltage vector are shown for all combinations of φ and fτ. By referring to this switching table in the block 713 for each operation cycle, a switching signal is sent to the inverter 3 to generate a magnetic flux and torque. Is controlled.
インバータ周波数は第4図の1次磁束1ベクトルの回
転速度と考えることができるが、これは外部から与えら
れるものではなく、式による電圧ベクトルの積算結果
として生じるものである。The inverter frequency can be considered as the rotation speed of the primary magnetic flux 1 vector in FIG. 4, but this is not given from the outside but is generated as a result of the integration of the voltage vector by the formula.
(発明が解決しようとする課題) 以上説明したように空間ベクトル法に基づいてPWMイン
バータによる3相誘導電動機のトルク,磁束制御が行わ
れるが、従来のPWMインバータによる誘導電動機制御に
おいては電圧と周波数の比率を一定とし、磁束指令値φ
1 *を一定値として制御されている。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, torque and magnetic flux control of the three-phase induction motor by the PWM inverter is performed based on the space vector method. However, in the conventional induction motor control by the PWM inverter, voltage and frequency are controlled. Of the magnetic flux command value φ
It is controlled with 1 * as a constant value.
一方トルク指令T*は必要な指令値を制御範囲内で自由
に取ることができるが、工業的にはインバータの電流容
量は有限であるため、過大電流によるスイッチング素子
の破壊を防止するために1次電流に制限値を設けて、1
次電流が制限値を超えるとゲートブロックして電流制限
を行うようにしているため、トルク指令T*としてステ
ップ状に大きい指令値を与えるとトルク指令T*に追従
した制御ができない場合があった。特に始動時に無励磁
状態から始動急加速を行うためにステップ状に大きいト
ルク指令T*を与えると、励磁電流とトルク電流の重畳
した過大電流が流れ、インバータのスイッチング素子保
護のために保護位置が作動し、始動急加速が不可能とな
ることがあった。On the other hand, the torque command T * can freely take a required command value within the control range, but since the current capacity of the inverter is industrially finite, in order to prevent destruction of the switching element due to excessive current, 1 Set a limit value for the next current and set 1
Because the following current is to perform more than the current limit to the gate blocking the limit value, there may not be control following the torque command T * Given a large command value stepwise as the torque command T * . In particular, when a large torque command T * is given in a step-like manner in order to perform a rapid start-up acceleration from a non-excitation state at the time of starting, an excessive current in which the exciting current and the torque current are superposed flows and the protection position is set to protect the switching elements of the inverter. It sometimes operated and sudden start acceleration became impossible.
従来はこのために始動時にはこの過大電流をインバータ
が電流制限により回避したが、応答時間もこのために遅
くならざるを得なかった。Conventionally, therefore, the inverter avoids this excessive current at the time of starting by limiting the current, but the response time must be delayed because of this.
本発明は前記の問題点を解消して始動時の応答も迅速に
行うことができるようにするものである。The present invention solves the above problems and enables quick response at the time of starting.
(課題を解決するための手段) 前述したように、無励磁状態からの始動急加速運転を行
う場合には、励磁電流とトルク電流が重畳されるために
問題を生じるのであるから、磁束指令値φ1 *を時間的
に先に与え、電動機の実磁束φmがある程度確立した後
にトルク指令T*を与えるようにすることにより、制限
された電流の範囲で効率のよいトルクの立ち上げを行う
ことができる。(Means for Solving the Problem) As described above, when the start-up rapid acceleration operation is performed from the non-excitation state, a problem occurs because the excitation current and the torque current are superposed. By giving φ 1 * earlier in time and giving the torque command T * after the actual magnetic flux φ m of the electric motor has been established to some extent, the torque can be efficiently raised in the limited current range. be able to.
第7図は本発明にかかる誘導電動機の瞬時トルク,磁束
制御方式を説明するための各部波形図であり、始動時に
おける始動信号ST,実磁束φm,磁束指令値φ1 *および
トルク指令T*の波形を示す。FIG. 7 is a waveform chart of each part for explaining the instantaneous torque and magnetic flux control method of the induction motor according to the present invention. The starting signal S T , the actual magnetic flux φ m , the magnetic flux command value φ 1 *, and the torque command at the time of starting. The waveform of T * is shown.
従来は始動時刻t0において磁束指令値φ1 *をステップ
的に与えていたが、これによって生じる実磁束φmもス
テップ状に立ち上がろうとするため、大きい突入電流を
生じていた。Conventionally, the magnetic flux command value φ 1 * was given stepwise at the starting time t 0 , but the actual magnetic flux φ m generated by this also tried to rise in steps, so that a large inrush current was generated.
始動の際に与える磁束指令値φ1 *を3相誘導電動機の
2側時定数に応じた時定数で立ち上げることにより、突
入電流を生じることなく実磁束φmを立ち上げることが
できる。3相誘導電動機の2次時定数Tmは2次巻線抵抗
R2と2次インダクタンスL22とにより Tm=L22/R2 で表され、2次磁束の立ち上がり時定数であるから、磁
束指令値φ1 *を始動時刻t0における零から2時定数Tm
に相当する時間経過後の時刻t1に所定の値φ1 *まで図
示のごとく直線的に立ち上げることにより、突入電流を
生じることなく磁束指令値と相似的に実磁束φmを立ち
上げることができる。この時、磁束指令値を直線的では
なく2次時定数Tmで立ち上る指数関数として立ち上げて
もよい。By raising the magnetic flux command value φ 1 * given at the time of starting with a time constant corresponding to the time constant on the two side of the three-phase induction motor, the actual magnetic flux φ m can be raised without generating an inrush current. The secondary time constant T m of a three-phase induction motor is the secondary winding resistance
It is expressed by T m = L 22 / R 2 by R 2 and the secondary inductance L 22, and is the rising time constant of the secondary magnetic flux. Therefore, the magnetic flux command value φ 1 * is set to zero to 2 time constant at the starting time t 0 . T m
At a time t 1 after a lapse of time corresponding to the above, linearly rising up to a predetermined value φ 1 * as shown in the figure, the actual magnetic flux φ m is started up in a manner similar to the magnetic flux command value without causing an inrush current. You can At this time, the magnetic flux command value may not be linear but may be raised as an exponential function that rises with the secondary time constant T m .
なお、インバータのスイッチング素子の破壊を防止する
ための1次電流の制限値ぎりぎりまで始動電流を許容す
るとすれば、2次時定数Tmの1/3程度まで立ち上がりを
速めてもよいことが実験的に判明している。Experiments have shown that if the starting current is allowed to the limit of the primary current to prevent the switching element of the inverter from being destroyed, the startup may be accelerated to about 1/3 of the secondary time constant T m. Is known to be.
トルク指令T*についても、図示のごとく始動時にはト
ルク指令を与えず、2次時定数Tmに相当する時間経過後
の時刻t1に所定のトルク指令T*を与えることにより、
始動時に生じていた前述の問題点を解決することができ
る。Regarding the torque command T * as well, by not giving the torque command at the time of starting as shown in the figure, but giving the predetermined torque command T * at time t 1 after the time corresponding to the secondary time constant T m has elapsed,
It is possible to solve the above-mentioned problems occurring at the time of starting.
(作 用) 従来は始動直後から急加速を行おうとする場合には、前
述のごとく大きい励磁電流分とトルク電流分の両方が重
畳して流れ、過電流となって制御上不都合であったが、
実磁束φmの立ち上がりの時定数を考慮した磁束指令値
φ1 *を与えることにより、無励磁状態から励磁状態へ
速やかに移行し、始動直後のパルス状の突入電流を抑制
できる。更に、2次時定数Tmに相当する時間経過後の時
刻t2にトルク指令T*を与えることにより、トルク制御
を円滑に行うことができる。(Operation) In the past, when attempting to perform rapid acceleration immediately after starting, both the large exciting current component and the torque current component flow as described above, resulting in overcurrent, which is inconvenient for control. ,
By giving the magnetic flux command value φ 1 * in consideration of the rising time constant of the actual magnetic flux φ m , it is possible to quickly shift from the non-excitation state to the excitation state and suppress the pulse-shaped inrush current immediately after the start. Further, the torque control can be smoothly performed by giving the torque command T * at the time t 2 after the time corresponding to the secondary time constant T m has elapsed.
ただ、2時定数Tmに応じた時間だけ応答が遅れることに
なるが、実磁束φmの立ち上がりの遅れは不可避のもの
であるから、実磁束φmの立ち上がりを考慮した制御方
式としては極めて有効な方法である。However, the response is delayed by the time corresponding to the two time constant T m , but since the delay of the rising of the actual magnetic flux φ m is unavoidable, it is extremely effective as a control method considering the rising of the actual magnetic flux φ m. This is an effective method.
(実施例) 第1図は本発明にかかる誘導電動機の瞬時トルク,磁束
制御方式の一実施例のブロック図であり、第2図に示し
た従来例と異なるところは、始動信号により磁束指令値
φ1 *を発生する関数発生ブロック714と始動時のみト
ルク指令T*を阻止する阻止ブロック715を追加したの
みであって、第2図と同一部分には同一符号を付して特
に説明は行わない。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an instantaneous torque and magnetic flux control method for an induction motor according to the present invention. The difference from the conventional example shown in FIG. Only a function generation block 714 that generates φ 1 * and a blocking block 715 that blocks the torque command T * only at the time of starting are added, and the same parts as those in FIG. Absent.
始動時には始動信号STが関数発生ブロック714へ送ら
れ、この始動信号STは第7図に示したよう運転継続中は
送り続けられる。関数発生ブロック714は時刻t0におい
て始動信号STを受けると、第7図に示したように2次時
定数Tmに相当する時間経過後の時刻t1に所定の磁束指令
値φ1 *になるように直線的に増加し、その後は一定と
なる磁束指令値φ1 *をブロック708へ送る。なお、開
発発生ブロック714は時刻t1以後運転継続中の間は阻止
解除信号Cを阻止ブロック715へ送り続ける。At the time of starting, the starting signal S T is sent to the function generating block 714, and this starting signal S T is continuously sent during the continuous operation as shown in FIG. When the function generation block 714 receives the start signal S T at time t 0 , as shown in FIG. 7, the predetermined magnetic flux command value φ 1 * at time t 1 after the time corresponding to the secondary time constant T m has elapsed . Then, the magnetic flux command value φ 1 * that increases linearly so that it becomes constant thereafter is sent to the block 708. The development generation block 714 continues to send the blocking release signal C to the blocking block 715 while the operation is continued after the time t 1 .
一方、始動時以後必要なトルク指令T*が阻止ブロック
へ送られるが、阻止ブロック715は関数発生ブロック714
からの阻止解除信号Cが無い時はトルク指令T*を阻止
し、阻止解除信号Cを受けている間は送られたトルク指
令信号T*をそのままブロック709へ送る。従って、始
動後2次時定数Tmに相当する時間経過後の時刻t1までは
トルク指令T*はブロック709に与えられず、時刻t1以
後運転継続中の間、必要なトルク指令T*がブロック70
9に与えられることになる。On the other hand, the torque command T * necessary after the start is sent to the blocking block, but the blocking block 715 is the function generating block 714.
The torque command T * is blocked when there is no block release signal C from the block, and the received torque command signal T * is sent to the block 709 as it is while the block release signal C is received. Therefore, the torque command T * is not given to the block 709 until the time t 1 after the time corresponding to the secondary time constant T m after the start, and the necessary torque command T * is blocked while the operation is continued after the time t 1. 70
Will be given to 9.
このようにして、本実施例では始動時に始動時刻t0から
2次時定数Tmに相当する時間経過後の時刻t1までに所定
の磁束が突入電流を流すことなく確立され、時刻t1以後
は所定のトルク指令T*により円滑にトルク制御するこ
と可能となる。In this way, in this embodiment, a predetermined magnetic flux is established without starting the inrush current from the starting time t 0 to the time t 1 after the time corresponding to the secondary time constant T m at the time of starting, and the time t 1 After that, the torque can be smoothly controlled by the predetermined torque command T * .
尚、本実施例では始動時刻t0から2次時定数Tmに相当す
る時刻t1までの間は、阻止ブロック715の出力を零とし
たが、送られたトルク指令T*に応じてごく零に近いト
ルク指令をその期間ブロック709へ送るようにしてもよ
い。In the present embodiment, the output of the blocking block 715 is set to zero from the start time t 0 to the time t 1 corresponding to the secondary time constant T m , but it is very small according to the sent torque command T *. A torque command close to zero may be sent to block 709 during that period.
(発明の効果) 従来の空間ベクトル法に基づく誘導電動機のトルク,磁
束制御方式では、始動直後の高速応答が不可能であった
が、本発明のごとく誘導電動機の回路定数から得られる
2次時定数Tmに応じて、始動時に磁束指令値φ1 *およ
びトルク指令T*を与えることにより、始動時の電流が
課題となることを防止し、2時定数Tmに相当する時間の
経過後は瞬時トルク制御の特徴と高速応答を実現するこ
とができる。(Effects of the Invention) The conventional torque / flux control method for an induction motor based on the space vector method cannot provide a high-speed response immediately after starting. However, as in the present invention, the secondary time obtained from the circuit constant of the induction motor is used. By giving the magnetic flux command value φ 1 * and the torque command T * at the time of starting according to the constant T m , the current at the time of starting is prevented from becoming a problem, and after a time corresponding to the two time constant T m has elapsed. Can realize the characteristics of instantaneous torque control and fast response.
2次時定数Tmに相当する時間の応答遅れは、如何なる制
御方式においても不可避のものであるから、本発明にか
かる誘導電動機のトルク,磁束制御方式の始動直後の応
答性に関する効果は大である。Since the response delay of the time corresponding to the secondary time constant T m is inevitable in any control method, the effect of the torque of the induction motor according to the present invention on the responsiveness immediately after the start of the magnetic flux control method is large. is there.
第1図は本発明にかかる誘導電動機の瞬時トルク,磁束
制御方式の一実施例のブロック図、 第2図は従来の基本動作を行う誘導電動機の瞬時トル
ク,磁束制御系のブロック図、 第3図は1次端子電圧ベクトルを示すベクトル図、 第4図は磁束状態を示すベクトル図、 第5図は磁束に関するヒステリシスコンパレータの状態
制御図、 第6図はトルクに関する3値ヒステリシスコンパレータ
の状態制御図、 第7図は本発明にかかる誘導電動機の瞬時トルク,磁束
制御方式を説明するための各部波形図である。 1……直流電圧源、2……電圧検出器 3……3相PWMインバータ 4……電源スイッチ、5u,5v,5w……電流検出器 6……3相誘導電動機、7……制御回路 714……関数発生ブロック 715……阻止ブロックFIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an instantaneous torque and magnetic flux control system for an induction motor according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of an instantaneous torque and magnetic flux control system for an induction motor that performs conventional basic operation. Fig. 4 is a vector diagram showing the primary terminal voltage vector, Fig. 4 is a vector diagram showing the magnetic flux state, Fig. 5 is a state control diagram of the hysteresis comparator for magnetic flux, and Fig. 6 is a state control diagram of the three-value hysteresis comparator for torque. FIG. 7 is a waveform chart of each part for explaining the instantaneous torque and magnetic flux control method of the induction motor according to the present invention. 1 ... DC voltage source, 2 ... voltage detector 3 ... 3-phase PWM inverter 4 ... power switch, 5u, 5v, 5w ... current detector 6 ... 3-phase induction motor, 7 ... control circuit 714 ...... Function generation block 715 …… Blocking block
Claims (2)
れ空間ベクトル値に換算して磁束ベクトルの瞬時値を演
算する手段と、前記磁束ベクトルと電流ベクトルとから
トルクの瞬時値を演算する手段と、磁束指令値と前記磁
束ベクトルの大きさとを比較する磁束比較手段と、トル
ク指令値と前記トルクの瞬時値とを比較するトルク比較
手段と、前記磁束ベクトルの方向を判別する磁束ベクト
ル方向判別手段とを具え、これら磁束比較手段,トルク
比較手段および磁束ベクトル方向判別手段の出力から判
断して、可変電圧,可変周波数インバータの最適出力電
圧を決定する誘導電動機の瞬時トルク,磁束制御方式に
おいて、3相誘導電動機の始動時には該3相誘導電動機
の2次時定数に応じた時定数で磁束指令値を立ち上げる
ことを特徴とする誘導電動機の瞬時トルク,磁束制御方
式。1. A means for calculating an instantaneous value of a magnetic flux vector by converting a voltage and a current of a three-phase induction motor into a space vector value, and a means for calculating an instantaneous value of a torque from the magnetic flux vector and the current vector. A magnetic flux comparing means for comparing the magnetic flux command value with the magnitude of the magnetic flux vector, a torque comparing means for comparing the torque command value with the instantaneous value of the torque, and a magnetic flux vector direction discriminating means for discriminating the direction of the magnetic flux vector. In the instantaneous torque / flux control method of the induction motor, which determines the optimum output voltage of the variable voltage / variable frequency inverter by judging from the outputs of the magnetic flux comparing means, the torque comparing means, and the magnetic flux vector direction judging means. When starting the phase induction motor, the magnetic flux command value is raised with a time constant corresponding to the secondary time constant of the three-phase induction motor. Instantaneous torque, the flux control system of the electric motor.
所定の値に達するまではトルク指令値を零または零に近
い値に保持することを特徴とする請求項1記載の誘導電
動機の瞬時トルク,磁束制御方式。2. The instantaneous torque of the induction motor according to claim 1, wherein the torque command value is maintained at zero or a value close to zero until the magnetic flux command value reaches a predetermined value when the induction motor is started. , Magnetic flux control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193515A JPH07114560B2 (en) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | Induction motor instantaneous torque and magnetic flux control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63193515A JPH07114560B2 (en) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | Induction motor instantaneous torque and magnetic flux control method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246191A JPH0246191A (en) | 1990-02-15 |
| JPH07114560B2 true JPH07114560B2 (en) | 1995-12-06 |
Family
ID=16309347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63193515A Expired - Lifetime JPH07114560B2 (en) | 1988-08-04 | 1988-08-04 | Induction motor instantaneous torque and magnetic flux control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07114560B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0667253B2 (en) * | 1985-02-28 | 1994-08-24 | 株式会社東芝 | Motor control device |
| JPH0632592B2 (en) * | 1986-09-30 | 1994-04-27 | 東洋電機製造株式会社 | Induction motor torque control device |
-
1988
- 1988-08-04 JP JP63193515A patent/JPH07114560B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0246191A (en) | 1990-02-15 |
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