JPH0797920B2

JPH0797920B2 - 誘導電動機制御装置

Info

Publication number: JPH0797920B2
Application number: JP61096852A
Authority: JP
Inventors: 英彦杉本; 伸三玉井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPS62254687A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は速度検出器や位置検出器による速度検出を行
うことなしに、この誘導電動機のベクトル制御を可能に
する誘導電動機制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図は例えば、電気学会、半導体電力変換研究会資
料、「誘導電動機の速度検出器レスすべり制御型ベクト
ル制御法」（SPC−84−61）に示された、従来の誘導電
動機制御装置を示すブロツク接続図であり、図におい
て、１は誘導電動機、２は三相の電力増幅器、３は電圧
指令vd^es^＊,vq^es^＊を角速度ωの三相交流電圧に変換す
る座標変換器で、この電力増巾器２および座標変換器３
は給電装置を構成する。４は交流電流を角速度ωで回転
する直交座標軸（d^e軸,q^e軸）上で見た直流電流に変換
する座標変換器、５は交流電圧、交流電流より、角速度
ωで回転する直交座標軸上で見た一次鎖交磁束を演算す
るとともに、二次鎖交磁束に直交する座標軸上の一次電
圧vq^esを演算する回路、６は加算器、7,8,9は定数乗算
器、10,11,12は減算器、13はq^e軸からd^e軸への干渉を除
去するための演算器、14は一次角速度ωの演算器、15は
積分器、16は三角関数発生器、17,18はPI補償器、19,20
は減算器である。

次に動作について説明する。誘導電動機１は三相電力増
幅器２により駆動される。誘導電動機１の方程式は次式
で示される。

ここで、Rs,Rrは一次および二次抵抗、Ls,Lr,Mは一次イ
ンダクタンス、二次インダクタンスおよび相互インダク
タンス、σはもれ係数、ｐは極対数、Ｐ＝d/dtは微分演
算子、vd^es,vq^esはd^e,q^e軸一次電圧、id^es,iq^esはd^e,q^e
軸一次電流、λd^er,λq^erはd^e,q^e軸二次鎖交磁束、ωｒ
は回転子角速度、ωは一次角速度である。

ベクトル制御では、二次鎖交磁束λd^er,λq^erが定常
時、過渡時を問わず制御された所定の軸上にあることが
要求され、その軸をd^e軸に選ぶとすると、（２）式が成
立しなければならない。

λq^er＝０（２）（１）式の1,2行目を変形すると（３）式が得られる。

ここで、λd^es＝σLsid^es＋Ｍλd^er/Lrおよびλq^es＝σ
Lsiq^es＋Ｍλq^er/Lrはそれぞれd^e,q^e軸の一次鎖交磁束
である。λd^es,λq^esが検出できたとし、vd^es,vq^esを
（４）式のように与えると、（５）式が得られる。

（５）式において、ωを（６）式のように与えると、
（７）式が成立する。

（Ｐ＋1/T₂）λq^er＝０（７）（７）式の解は、 λq^er＝C₁ε^−t/T2 （８）である。従つて、ｔ＞＞T₂の条件で、λq^er＝０と見な
せる。

このように、λd^es,λq^esを検出し、（４）式，（６）
式に従つて制御をすれば、ベクトル制御が検度検出器な
しで行なうことができる。すなわち、（４）式の制御は
定数乗算器8,9と減算器10,11を用いて行われ、（６）式
の制御は一次角速度ωの演算器14を用いて行われる。ま
た、演算器14の出力である一次角周波数ωは積分器15に
より積分されて位相信号となり、三角関数発生器16は入
力された位相の正弦と余弦を出力する。

また、（１）式においてq^e軸からd^e軸への干渉成分を除
くため、 vd^ｅ′ｓ＝Vd^ｅ″ｓ−ωσLsiq^es （９）として制御する。演算器13は演算器14の出力と座標変換
器４の出力とにもとづき、（９）式の右辺第２項を演算
する回路である。二軸の電流id^es,iq^esはPI補償器17、
減算器19およびPI補償器18,減算器20によつてフイード
バツク制御される。

d^e,q^e軸一次鎖交磁束λd^es,λq^esの検出は（３）式によ
る。この検出方式をブロツク図にすると、例えば、第３
図に示すようになり、積分器29,30が必要であり、これ
を一次遅れフイルタで代用している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の速度検出器を用いない誘導電動機制御装置は以上
のように構成されているので、一次遅れフイルタで代用
する積分器29,30の使用によつて、速度の低い領域でλd
^es,λq^esの演算精度が悪くなり、ωの推定に誤差が生ず
るなどの問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電動機の低速度域でも原理的に速度の推定に
誤差を生じない誘導電動機制御装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は誘導電動機制御装置は一次巻線に対し、制御
された交流電力を給電装置から供給し、この誘導電動機
の一次電流から磁束・すべり周波数推定回路により、二
次鎖交磁束およびすべり周波数を推定し、上記誘導電動
機のサーチコイルの電圧または一次電圧から一次遅れ要
素を用いて、相当量演算器によつて二次鎖交磁束相当の
量を求め、上記磁束・すべり周波数推定回路の二次鎖交
磁束の推定値にもとづき、推定量演算器により二次鎖交
磁束−相当の推定値を求め、この推定値と上記相当の量
とにもとづき、回転角速度推定器により誘導電動機の回
転角速度の推定量を求め、最終的にこの推定量と、上記
磁束・すべり周波数推定回路のすべり周波数出力とを加
算することによつて、一次角周波数を求めるように構成
したものである。

〔作用〕

この発明におけるサーチコイル電圧または一次電圧より
一次遅れ要素を用いて演算される二次鎖交磁束相当の量
は、電動機の低速域で真の二次鎖交磁束との誤差が大き
くなるが、二次鎖交磁束の推定量より演算される二次鎖
交磁束相当の量の推定量もまつたく同様に真の二次鎖交
磁束と誤差が生ずるため、両者の差をとれば低速域での
誤差は相殺され、低速域においても速度の推定が可能に
なる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、31はサーチコイルの出力電圧を座標変換す
る回路、32はサーチコイル電圧または電動機の一次電圧
から一次遅れ要素を用いて二次鎖交磁束相当の量を演算
する相当量演算器、33は一次電流より二次鎖交磁束並び
にすべり周波数を推定する磁束・すべり周波数推定回
路、34は二次鎖交磁束推定値より二次鎖交磁束相当の量
の推定値を演算する推定量演算器、35は誘導電動機１の
回転角速度推定器、36は加算器である。

なお、このほかの第２図に示したものと、同一のブロツ
クには同一符号を付して、その重複する説明を省略す
る。

次に動作について説明する。

まず、d^e,q^e軸のサーチコイルの出力電圧は（10）式で
示される。

ここで、Ms,Mrは一次巻線および二次巻線とサーチコイ
ルとの相互インダクタンスである。

（10）式を使つて、座標変換回路31において二次鎖交磁
束λd^er,λq^erを演算するには、積分器が必要であるの
で、それを一次遅れ回路で代用すると（11）式になる。

（11）式において、λｄ^ｅ′r,λｑ^ｅ′ｒは（10）式の
ＰをＰ＋1/Tに置き換えたために、二次鎖交磁束とは異
なり、これを二次鎖交磁束相当の量と呼ぶことにする。
相当量演算器32は（11）式を使つて上記のλｄ^ｅ′r,λ
ｄ^ｅ′を出力する。

また、二次鎖交磁束は誘導電動機１がベクトル制御され
ているとすると、（12）式で推定される。

（10）式と（11）式とを比べると、（13）式が導出され
る。

（13）式を使つて、二次鎖交磁束推定値から二次鎖交磁
束相当の量を推定すると、（14）式になる。

推定量演算器34は（14）式に基づいてを出力する。これらの状態方程式は（15）式，（16）式
になる。

ここで、は電動機回転角速度の推定量である。

（15）式と（16）式とを比べ、ｐωｒとが一致するための漸近安定な同定則をポポフの超安定論
を用いて求めると、（17）式になる。

ここで、ｐωｒ（０）は同定開始時の速度の初期値、
k₁,k₂はゲインである。回転角速度推定器35は（17）式
に基づいてを出力する。

また、誘導電動機１のすべり周波数は（18）式で推定さ
れる。

磁束・すべり周波数推定回路33は（12）式，（18）式を
実行し、とｐωｓは加算器36によつて加算され、一次角周波数ω
を出力する。

なお、上記実施例ではサーチコイルの出力電圧を用い
て、λｄ^ｅ′，λｑ^ｅ′ｒを演算したが、一次電圧によ
つて演算しても同様の効果が得られる。

また、速度の変化が急でない用途に使用する場合には、
（17）式の右辺第１項を除いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、推定量演算器の推定
値出力と相当量演算器の相当量出力との差にもとづいて
誘導電動機の回転角速度の推定量を求めた後、この推定
量と磁束・すべり周波数推定回路に推定されたすべり周
波数とを加算して一次角周波数を求めるように構成した
ので、電動機の低速域では、推定量演算器の推定値出力
と相当量演算器の相当量出力に、まったく同様の誤差が
含まれることになるが、両者の差を求めているため、当
該誤差が相殺され、その結果、電動機の低速域でも誤差
なく速度を推定できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による誘導電動機制御装
置を示すブロツク接続図、第２図は従来の誘導電動機制
御装置を示すブロツク接続図、第３図は第２図における
一次鎖交磁束の検出方式を示すブロツク接続図である。１は誘導電動機、２は電力増巾器、3,4は座標変換器、3
1は座標変換器、32は相当量演算器、33は磁束・すべり
周波数推定回路、34は推定量演算器、35は回転角速度推
定器、36は加算器。なお、図中、同一符号は同一、又は
相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導電動機の一次巻線に制御された交流電
力を供給する給電装置と、上記誘導電動機の一次電流よ
り二次鎖交磁束およびすべり周波数を推定する磁束・す
べり周波数推定回路と、上記誘導電動機のサーチコイル
の電圧または一次電圧から、一次遅れ要素を用いて二次
鎖交磁束相当の量を演算する相当量演算器と、上記磁束
・すべり周波数推定回路が出力する二次鎖交磁束の推定
値にもとづいて二次鎖交磁束相当の量の推定値を求める
推定量演算器と、この推定量演算器の推定値出力と上記
相当量演算器の相当量出力との差にもとづいて上記誘導
電動機の回転角速度の推定量を求める回転角速度推定器
と、この回転角速度推定器の推定量出力と上記磁束・す
べり周波数推定回路のすべり周波数出力とを加算して一
次角周波数を求める加算器とを備えた誘導電動機制御装
置。