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技術 交流電動機制御装置

出願人 東芝エレベータ株式会社
発明者 大坪亮
出願日 1999年9月13日 (21年3ヶ月経過) 出願番号 1999-259539
公開日 2001年3月30日 (19年9ヶ月経過) 公開番号 2001-086794
状態 特許登録済
技術分野 交流電動機の制御一般 エレベータ制御 交流電動機の一次周波数制御
主要キーワード ベクトル軸 自動調整機構 運転速度指令 電流制御量 電気位相角 位相パラメータ 位相補正器 電流補正量
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図面 (12)

課題

巻線交流電動機3の各巻線3a,3bを別々のスロットに入れることにより、複数のインバータ内の1つが故障した場合でも片運転が確実にでき、しかも通常時にはトルクリップルを発生させず、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときにその乗り心地が改善できる交流電動機制御装置を提供する。

解決手段

誘導電動機3の各巻線3a,3bは各々別々のスロットに入るように構成し、しかも各巻線間電気位相角がずれても、位相補正回路13がそのずれによらず、複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータθ1,θ2を補正して、電動機のトルクリップルをなくして滑らかに駆動する。

概要

背景

近年、建造物高層化により、750m/分や1000m/分の超々高速エレベータや、2階建てエレベータ(いわゆるダブルデッキエレベータ)の採用により大量輪送が図られている。

エレベータの乗りかごは一般に誘導電動機により駆動され、その制御にはインバータ装置が採用されているが、上述したような高速かつ大容量のエレベータの駆動には、誘導電動機の出力増に合わせてインバータ装置の大容量化が要求される。

インバータ装置の大容量化を実現するには、1個のインバータの大容量化も考えられるが、その方法ではインバータ装置の外形寸法が大きくなり過ぎ、設置が困難になることが多いため、例えば特公平7−2037号公報に記載されたように、複数台のインバータを並列接続して構成されることが多い。

図10は、複数台(図10では2台)のインバータを並列接続したエレベータ駆動用誘導電動機に対する制御装置の従来例の構成を示している。

この従来例の交流電動機制御装置主回路では、電源100からの3相交流電力整流器1で整流され、直流出力側の平滑コンデンサCを経て、並列の2台のインバータ2a、2bに供給され、これによって直流交流変換され、各出力が電流検出器(CT)5a,5b、電磁開閉器14a,14bを介して誘導電動機53の独立して対応する2巻線53a、53b各々に供給され、誘導電動機53が駆動される。

図11(a),(b)に示すように、誘導電動機53では、UA,WA,VAの三相のA巻線53aとUB,WB,VBの3相のB巻線53bとが固定子同一スロット31に挿入されている。

この誘導電動機53はベクトル制御される。図10に示すように、エレベータの運転速度指令RREFと誘導電動機53の速度検出器4からのエレベータ速度(ここでは誘導電動機53のモータ速度)FRとの差に対し、速度制御器ASR)6がトルク指令値TMを演算し、このトルク指令値TMがベクトル演算器7によって励磁電流ベクトル軸トルク電流ベクトル軸にそれぞれ分けられ、さらに1/2されてIdC,IqCとして出力される。

一方、各巻線53a,53bの電流検出器5a(CT1),5b(CT2)からの電流フィードバック値If1,If2も、それぞれ3相/2相変換器11a,11bによって励磁電流べクトル,トルク電流ベクトルに変換され、各々、対応する各軸の電流ベクトルIdC,IqCとの偏差が、各対応する電流制御器8a(ACR1),8b(ACR2)、2相/3相変換器9a,9b、PWM変調器10a(PWM1),10b(PWM2)を経てゲート駆動信号G1,G2にされる。各インバータ2a,2bはPWM変調器10a,10bの出力するゲート駆動信号G1,G2それぞれにより駆動され、これらのインバータ2a,2bの出力によって誘導電動機53が駆動される。

また、速度検出器4からのエレベータ速度FRとベクトル演算器7で算出されたすべり周波数ωsとは加算され、積分器12によって積分された後、位相パラメータθ1,θ2として各2相/3相変換器9a,9b及び3相/2相変換器11a,11bに与えられる。

概要

多巻線交流電動機3の各巻線3a,3bを別々のスロットに入れることにより、複数のインバータ内の1つが故障した場合でも片運転が確実にでき、しかも通常時にはトルクリップルを発生させず、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときにその乗り心地が改善できる交流電動機制御装置を提供する。

誘導電動機3の各巻線3a,3bは各々別々のスロットに入るように構成し、しかも各巻線間電気位相角がずれても、位相補正回路13がそのずれによらず、複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータθ1,θ2を補正して、電動機のトルクリップルをなくして滑らかに駆動する。

目的

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、多巻線交流電動機の各巻線を別々のスロットに入れることにより、複数のインバータ内の1つが故障した場合でも救出運転が確実にできるようにし、しかも各巻線を別々のスロットに入れることにより巻線間の電気位相角がずれるが、各巻線に対するインバータによって供給される電流量を補正する補正項を設けることにより、トルクリップルを発生させず、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときにその乗り心地が改善できる交流電動機制御装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
6件

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請求項1

それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように少なくとも1つの巻線に対する位相パラメータ補正する位相補正手段とを備えて成る交流電動機制御装置

請求項2

前記位相補正手段は、前記複数の巻線のトルク電流ベクトルが等しくなるように前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分偏差に応じて前記位相補正量可変調整することを特徴とする請求項1に記載の交流電動機制御装置。

請求項3

前記複数の巻線のうちの1つの巻線の電流を基準として、他の巻線のトルク電流べクトルを補正することによって前記複数の巻線間のインピーダンスアンバランスを補正するトルク補正手段を備えたことを特徴とする請求項2に記載の交流電動機制御装置。

請求項4

前記トルク補正手段は、前記交流電動機の速度指令振動しないように前記他の巻線のトルク電流ベクトルの補正量を可変調整することを特徴とする請求項3に記載の交流電動機制御装置。

請求項5

それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間の電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータを補正する相互位相補正手段と、前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分を補正する電流補正手段とを備えて成る交流電動機制御装置。

請求項6

それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間の電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータを可変調整する相互位相補正手段と、前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分を可変調整する電流補正手段とを備えて成る交流電動機制御装置。

技術分野

0001

本発明は、交流電動機制御装置に関する。

背景技術

0002

近年、建造物高層化により、750m/分や1000m/分の超々高速エレベータや、2階建てエレベータ(いわゆるダブルデッキエレベータ)の採用により大量輪送が図られている。

0003

エレベータの乗りかごは一般に誘導電動機により駆動され、その制御にはインバータ装置が採用されているが、上述したような高速かつ大容量のエレベータの駆動には、誘導電動機の出力増に合わせてインバータ装置の大容量化が要求される。

0004

インバータ装置の大容量化を実現するには、1個のインバータの大容量化も考えられるが、その方法ではインバータ装置の外形寸法が大きくなり過ぎ、設置が困難になることが多いため、例えば特公平7−2037号公報に記載されたように、複数台のインバータを並列接続して構成されることが多い。

0005

図10は、複数台(図10では2台)のインバータを並列接続したエレベータ駆動用誘導電動機に対する制御装置の従来例の構成を示している。

0006

この従来例の交流電動機制御装置の主回路では、電源100からの3相交流電力整流器1で整流され、直流出力側の平滑コンデンサCを経て、並列の2台のインバータ2a、2bに供給され、これによって直流交流変換され、各出力が電流検出器(CT)5a,5b、電磁開閉器14a,14bを介して誘導電動機53の独立して対応する2巻線53a、53b各々に供給され、誘導電動機53が駆動される。

0007

図11(a),(b)に示すように、誘導電動機53では、UA,WA,VAの三相のA巻線53aとUB,WB,VBの3相のB巻線53bとが固定子同一スロット31に挿入されている。

0008

この誘導電動機53はベクトル制御される。図10に示すように、エレベータの運転速度指令RREFと誘導電動機53の速度検出器4からのエレベータ速度(ここでは誘導電動機53のモータ速度)FRとの差に対し、速度制御器ASR)6がトルク指令値TMを演算し、このトルク指令値TMがベクトル演算器7によって励磁電流ベクトル軸トルク電流ベクトル軸にそれぞれ分けられ、さらに1/2されてIdC,IqCとして出力される。

0009

一方、各巻線53a,53bの電流検出器5a(CT1),5b(CT2)からの電流フィードバック値If1,If2も、それぞれ3相/2相変換器11a,11bによって励磁電流べクトル,トルク電流ベクトルに変換され、各々、対応する各軸の電流ベクトルIdC,IqCとの偏差が、各対応する電流制御器8a(ACR1),8b(ACR2)、2相/3相変換器9a,9b、PWM変調器10a(PWM1),10b(PWM2)を経てゲート駆動信号G1,G2にされる。各インバータ2a,2bはPWM変調器10a,10bの出力するゲート駆動信号G1,G2それぞれにより駆動され、これらのインバータ2a,2bの出力によって誘導電動機53が駆動される。

0010

また、速度検出器4からのエレベータ速度FRとベクトル演算器7で算出されたすべり周波数ωsとは加算され、積分器12によって積分された後、位相パラメータθ1,θ2として各2相/3相変換器9a,9b及び3相/2相変換器11a,11bに与えられる。

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、このような従来の交流電動機制御装置では、次のような問題点があった。すなわち、2巻線誘導電動機53の各巻線53a,53bは固定子の同一スロット31に挿入されているので、インバータ制御は比較的容易に行われるが、もしもいずれか一方の巻線に、短絡、損傷などの異常が発生すると、他方の正常な巻線にも影響することがあり、故障時に健全な系単独で運転できなくなる可能性が生じる。

0012

そこで、そのような現象を避けるために各巻線をそれぞれ別のスロットに入れることにより、たとえ一方の巻線に異常が発生しても、他方の正常な巻線への影響が避けられるので、健全な巻線の系単独による運転によってかご内の乗客救出運転がいつでも行えるようになる。

0013

しかしながら、一般に、トルクTは磁束Bと電流I(符号に下線が付されいる場合、ベクトル量を示している。以下、同じ)とのベクトル積B×Iによって求められるから、各巻線を互いに別のスロットに入れた構成の多巻線誘導電動機では、各巻線間電気位相角にずれが生じ、誘導電動機内の磁束ベクトルと電流ベクトルが所望の値と異なり、必要なトルクが得られなくなる欠点がある。

0014

また誘導電動機内の電流がアンバランスになりやすく、トルクリップルが生じ、エレベータのかごに縦振動を発生させ、乗り心地を悪くする要因となる。

0015

加えて、誘導電動機は独立した2巻線を有しているが、誘導電動機の製造精度や各巻線のインピーダンスのアンバランスにより、同じ電流指令値に基づいて制御してもA巻線とB巻線とに流れる電流が必ずしも一致するもではなく、その上、インバータから誘導電動機までの配線も厳密に各インバータ間で同一にすることもできないため、各々の電流検出器が検出する電流値も全く同じになることは少ない。そして誘導電動機の各巻線に流れる電流値が異なると、これによって発生するトルクが巻線ごとに異なり、トルクリップルとなってエレベータのかごに縦振動を発生させ、乗り心地を悪化させる要因となる。

0016

本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、多巻線交流電動機の各巻線を別々のスロットに入れることにより、複数のインバータ内の1つが故障した場合でも救出運転が確実にできるようにし、しかも各巻線を別々のスロットに入れることにより巻線間の電気位相角がずれるが、各巻線に対するインバータによって供給される電流量補正する補正項を設けることにより、トルクリップルを発生させず、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときにその乗り心地が改善できる交流電動機制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0017

請求項1の発明の交流電動機制御装置は、それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間の電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように少なくとも1つの巻線に対する位相パラメータを補正する位相補正手段とを備えたものである。

0018

請求項1の発明の交流電動機制御装置では、誘導電動機の各巻線は各々別々のスロットに入るように構成したので、ひとつの巻線に短絡、損傷などの異常が発生しても他の巻線に与える影響が少なく、異常時に確実に片駆動ができる。しかも、各巻線間の電気位相角の差(すなわち巻線間位相角)が生じ、巻線間の電気位相角がずれても、位相補正手段がそのずれによらず、複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように少なくとも1つの巻線に対する位相パラメータを補正するので、交流電動機のトルクリップルをなくして滑らかに駆動できる。したがって、この交流電動機制御装置をエレベータ駆動用交流電動機に適用することにより、駆動系の異常時の救出運転を確実に行うことができ、しかも通常運転時の縦振動の発生を少なくして乗り心地の改善が図れる。

0019

請求項2の発明は、請求項1の交流電動機制御装置において、前記位相補正手段が、前記複数の巻線のトルク電流ベクトルが等しくなるように前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分の偏差に応じて前記位相補正量可変調整するものであり、交流電動機をより滑らかに駆動できる。

0020

請求項3の発明は、請求項2の交流電動機制御装置において、前記複数の巻線のうちの1つの巻線の電流を基準として、他の巻線のトルク電流べクトルを補正することによって前記複数の巻線間のインピーダンスアンバランスを補正するトルク補正手段を備えたものである。

0021

独立した複数の巻線を有する交流電動機は、製造上の誤差や各巻線の配線におけるインピーダンスのアンバランスから、たとえ同じ電流指令値に基づくインバータ制御でも、各電流検出手段の検出電流値は必ずしも一致しない。このように、交流電動機の各巻線の電流値にアンバランスが生じると、これによって発生するトルクも各巻線ごとに若干異なるものとなり、トルクリップルとなるために、エレベータ駆動用に利用した場合には、エレベータの乗りかごに縦振動を発生させ、乗り心地を悪化させる要因となっていた。

0022

この点、請求項3の発明の交流電動機制御装置では、巻線間のインピーダンスのアンバランスによるトルクリップルを低減するために、1つの巻線の電流を基準として他の巻線のトルク電流ベクトルを補正することにより、交流電動機の各巻線の出力トルクベクトル量を一致させることができ、所望のトルクを出力することができ、エレベータ駆動用に適用した場合にはエレベータの乗り心地を改善することができる。

0023

請求項4の発明は、請求項3の交流電動機制御装置において、前記トルク補正手段が、前記交流電動機の速度指令振動しないように前記他の巻線のトルク電流ベクトルの補正量を可変調整するものであり、速度指令が振動しないように他の巻線のトルク電流ベクトルを補正するので、交流電動機の各巻線間のインピーダンスのアンバランスを自動的に調整することができる。

0024

請求項5の発明の交流電動機制御装置は、それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間の電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータを補正する相互位相補正手段と、前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分を補正する電流補正手段とを備えたものである。

0025

請求項5の発明の交流電動機制御装置では、各巻線間の電気位相角のずれを、各巻線の系統、すなわち3相/2相変換器及び2相/3相変換器の位相パラメータについて各巻線によって発生するトルクベクトルの向きが同一になるように補正すると共に、各巻線のトルク電流成分と励磁電流成分とが、巻線間位相角の平均値になるように変換して、各々の系統のトルク電流指令に補正項を入れるので、各巻線間のインピーダンスアンバランスが補正され、電気位相角の平均値において各巻線の出力トルクベクトルが一致するようになり、所望のトルクを出力できるとともに、交流電動機のトルクが滑らかに変化しトルクリップルを少なくできる。したがって、この交流電動機制御装置をエレベータ駆動用交流電動機に適用することにより、駆動系の異常時の救出運転を確実に行うことができ、しかも通常運転時の縦振動の発生を少なくして乗り心地の改善が図れる。

0026

請求項6の発明の交流電動機制御装置は、それぞれが別々のスロットに入られた複数の独立した巻線を有する交流電動機と、前記複数の巻線それぞれに接続された複数のインバータと、前記複数のインバータそれぞれを独立に制御する複数のインバータ制御回路と、前記複数の巻線間の電気位相角のずれを検出する位相角検出手段と、前記位相角検出手段により検出した前記電気位相角のずれによらずに前記交流電動機において前記複数の巻線それぞれが発生させるトルクベクトルの向きが一致するように各巻線に対する位相パラメータを可変調整する相互位相補正手段と、前記複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分を可変調整する電流補正手段とを備えたものである。

0027

請求項6の発明のエレベータの制御装置では、励磁電流ベクトルの位相パラメータの補正項を自動的に調整し、その後、各巻線のトルク電流ベクトルが等しくなるように、かつ速度指令が振動しないようにトルク電流成分をも自動的に調整することにより、各巻線間のインピーダンスアンバランスをより厳密に補正し、また電気位相角の平均値において各巻線の出力トルクベクトルがより厳密に一致するように補正することができ、所望のトルクを出力できるとともに、交流電動機のトルクを滑らかに変化させてトルクリップルを少なくでき、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときには、乗りかごの縦振動の発生を少なくして乗り心地のいっそうの改善が図れる。

発明を実施するための最良の形態

0028

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図1図3は本発明の交流電動機制御装置の第1の実施の形態を示している。なお、図10及び図11に示した従来例と同一の構成要素には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。

0029

誘導電動機3は、図10の誘導電動機53と同様にインバータのベクトル制御を受けるものであるが、従来例の構成とは相違し、図2(a)の巻線モデル及び図2(b)の固定子断面図に示すように、2巻線誘導電動機3の巻線3a,3bそれぞれが別々のスロット31に入れて構成されている。

0030

誘導電動機3に対する主回路は、電源100からの3相交流電力が整流器1で整流された後、平滑コンデンサCを経て並列の2台のインバータ2a、2bに供給され、各インバータ2a,2bの交流出力がそれぞれ電流検出器(CT)5a,5b、電磁開閉器(MC)14a,14bを介して誘導電動機3の2巻線3a,3bそれぞれに供給される構成である。

0031

誘導電動機3の各巻線3a,3bは互いに巻線間位相角41がθxだけずれたスロット31に巻かれているので、図3の巻線ベクトル図に示すように、各巻線3a,3bがつくる磁束ベクトルの方向が巻線間位相角41の分(θx)だけずれる。

0032

A系統,B系統に同位相の電流を流して制御すると、図3に示すように2巻線誘導電動機3の各巻線3a,3bにより発生するトルクベクトルTa,Tb(これらは、各トルク電流ベクトルIq1,Iq2に比例する)と、2巻線誘導電動機3が出力するトルクベクトルTとは、巻線間位相角θxから、
T=Ta+Tb・cos(θx)
という関係になる。そこで、トルクベクトルTをトルク電流ベクトルTaの2倍にしたい場合には、2巻線誘導電動機3の巻線間位相角θxを見かけ上ゼロにするように位相補正項を設けることにより、B系統のトルク電流ベクトルTbはA系統のトルク電流ベクトルTaと等しくなり、2巻線誘導電動機3は所望のトルクベクトルTを出力できるようになる。

0033

この動作原理に基づき、第1の実施の形態の制御系は、次のように構成している。インバータ2a,2bを制御する制御回路では、図10に示した構成と同様に、外部から与えられる速度指令FRREFと速度検出器4からのエレべ一タ速度FRとの偏差値から、速度制御器(ASR)6がトルク指令値TMを演算し、べクトル演算器7がこのトルク指令値TMからトルク電流成分指令IqCと励磁電流指令IdCを演算して出力する。これらのトルク電流成分指令IqC、励磁電流指令IdCは電流制御器8a(ACR1),8b(ACR2)によりA系統とB系統に分けられる。

0034

A系統は電流制御器8a、2相/3相変換器9a、PWM変調器10a(PWM1)、3相/2相変換器11aから成り、インバータ2aを駆動制御する。B系統は電流制御器8b、2相/3相変換器9b、PWM変調器10b(PWM2)、3相/2相変換器11bから成り、インバータ2bを駆動制御する。

0035

すなわち、A系統、B系統それぞれにおいて、電流フィードバック値If1,If2が3相/2相変換器11a,11bそれぞれで変換された値と励磁電流指令IdCとの偏差が求められ、これらが対応する電流制御器8a,8bそれぞれに供給される。同様に電流フィードバック値If1,If2が3相/2相変換器11a,11bそれぞれで変換された値とトルク電流指令IqCとのトルク電流成分偏差IqU1,IqU2が求められ、これらが対応する電流制御器8a,8bそれぞれに供給される。

0036

電流制御器8a,8bではA系統、B系統それぞれの電流制御量を求めて出力し、これに対して2相/3相変換器9a,9bによって3相に戻してからPWM変調器10a,10bそれぞれに制御指令として出力する。そしてPWM変調器10a,10bそれぞれは、制御指令をPWM変調してゲート駆動信号G1,G2を生成し、インバータ2a,2bそれぞれを駆動するのである。

0037

そして速度検出器4からのフィードバックFRとすべり周波数ωsとの和を積分したものが3相/2相変換器9a,9b、2相/3相変換器11a,11bに対して位相パラメータθ1,θ2として与えられるが、本実施の形態では、A系統の位相パラメータθ1はそのまま使用し、B系統の位相パラメータθ2はθ1に対して位相補正器13により補正項θa(固定値)を加えたものとすることにより、前述のθxを見かけ上ゼロとする補正をするのである。

0038

これにより、上で図3に基づいて説明したように、2巻線誘導電動機3の巻線間位相角41(=θx)を見かけ上ゼロにすることによって、B系統の出力トルクベクトルTbをA系統の出力トルクベクトルTaと等しくして、誘導電動機3の出力トルクTをTaの2倍(=2Ta)にすることができる。

0039

このように、第1の実施の形態では、位相補正器13により位相パラメータθ1,θ2を補正して各巻線の発生するトルクベクトルの向きを統一するようにしたので、2巻線誘導電動機として滑らかなトルクを発生させることができ、これをエレベータ駆動用の誘導電動機に適用することによりエレベータの乗り心地を改善することができる。

0040

次に、本発明の第2の実施の形態の交流電動機制御装置を、図4に基づいて説明する。第2の実施の形態は、第1の実施の形態で採用した位相パラメータの位相補正器13に対して補正項を自動調整するための位相補正調整器15を設けたことを特徴とする。

0041

この位相補正調整器15はA系統の電流制御器8a(ACR1)とB系統の電流制御器8b(ACR2)の各トルク電流成分が常に等しくなるように自動調整する。すなわち、電流制御器8a,8bそれぞれに入力される各巻線3a,3bのトルク電流成分偏差Iqu1,Iqu2を比較し、その差信号を位相補正調整器15に通して適切なゲインG1を掛け、この信号によって位相補正器13の補正項θaを増減させ、B系統の位相パラメータθ2に加算補正するのである。

0042

この結果、B系統の出力トルクベクトルTbはA系統の出力トルクベクトルTaと常に等しくなるように自動的に補正され、多巻線誘導電動機3は所望のトルクベクトルTを出力することができる。

0043

これにより、第2の実施の形態によれば、各巻線3a,3bで発生するトルクベクトルTa,Tbの向きを統一するために位相パラメータの補正項を自動調整するようにしたので、調整時間を短縮することができてトルクリップルが少なく、2巻線誘導電動機3に滑らかなトルクを発生させることができ、これをエレベータ駆動用の誘導電動機に適用することによりエレベータの乗り心地を改善することができる。

0044

次に、本発明の第3の実施の形態の交流電動機制御装置について、図5に基づいて説明する。第3の実施の形態の特徴は、図4に示した第2の実施の形態の特徴である位相パラメータθ1,θ2の位相補正項θaの自動調整機能に、さらにB系統のトルク電流成分IqCに対して補正項を加算するトルク補正器16を設けた点にある。なお、図1に示した第1の実施の形態、図4に示した第2の実施の形態と共通する部分には同一の符号を付して、その詳しい説明は省略する。

0045

ベクトル演算器7から出力されるトルク電流成分IqCのA系統側への出力はそのままにし、B系統側の出力にはこれにトルク補正器16によってトルク補正項Iqsを加算するようにしているのである。

0046

こうして、巻線3aの電流IqCを基準として、巻線3bのトルク電流ベクトルIqCをトルク補正項Iqsだけ補正することにより、巻線3a,3b間のインピーダンスのアンバランスを補正し、誘導電動機3の各巻線3a,3bの出力トルクベクトル量を一致させ、トルクリップルを低減させることができる。

0047

なお、上記第1〜第3の実施の形態では、A,B両系統のうちB系統側の位相パラメータ及びベクトル電流成分を補正するようにしたが、A系統側を補正するようにしてもよい。

0048

次に、本発明の第4の実施の形態の交流電動機制御装置について、図6及び図7に基づいて説明する。第4の実施の形態の特徴は、図1に示した第1の実施の形態の回路構成に対して、位相パラメータθ2に対する位相補正器13に代えて相互位相補正器17を設けると共に、A系統、B系統のトルク電流成分IqCを補正する電流補正器18を設けたことを特徴とする。なお、その他の構成要素は、図1に示した第1の実施の形態と共通するので、同一要素には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

0049

図7に示すように誘導電動機3の巻線3a,3bの巻線間位相角41(=θx)によって生じる出力トルクのずれ角を、相互位相補正器17は双方の平均値近傍において制御するように位相パラメータθ1,θ2をθbによって増減補正する。各巻線3a,3bの出力トルクTa,Tbと誘導電動機3の出力トルクTとの関係は下式のように表されるので、相互位相補正器17は各巻線3a,3bのトルクTa,Tbのベクトルの向きが等しくなるようにθbを設定する。

0050

T=Ta・cos(θy)+Tb・cos(θz)
θx=|θy|+|θz|
ただし、上記式で、|θy|=|θz|としてもよい。

0051

また電流補正器18は、各巻線3a,3bのトルクアンバランスとインピーダンスアンバランスを補正するために、各巻線3a,3bの電流制御器8a,8bに電流補正項Irsを加減することにより、巻線間電気位相角41(=θx)の平均値において、各巻線3a,3bの発生するトルクべクトルが一致するように補正する。

0052

これにより、第4の実施の形態によれば、各巻線3a,3bの発生する各トルクの向きが一致し、かつ巻線3a,3b間の電流値も等しくなるので、多巻線誘導電動機3として所望の出力トルクを発生させ、またトルクリップルを少なくすることができ、エレベータ駆動用の誘導電動機に適用するときにエレベータかごに縦振動を発生させず、乗り心地を良くすることができる。

0053

次に、本発明の第5の実施の形態の交流電動機制御装置について、図8に基づいて説明する。第5の実施の形態の特徴は、図5に示した第3の実施の形態におけるトルク補正器16を補正項Iqsが可変できるものにし、その補正項Iqsを、誘導電動機3を一定速度で運転している状態で速度制御器6のトルク指令出力TMの変化量がゼロになるようにトルク補正調整器19によって自動的に調整するようにした点にある。

0054

すなわち、速度制御器6の出力を微分器22で微分し、その微分出力に対してトルク補正調整器19によって適切なゲインG2を掛け、トルク補正器16のトルク補正項Iqsを加減し、これによってB系統のトルク電流成分IqCを補正するのである。

0055

これにより、第5の実施の形態では、トルク補正項が自動調整でき、所望のトルクが出力できることになる。

0056

次に、本発明の第6の実施の形態の交流電流制御装置について、図9に基づいて説明する。第6の実施の形態は、図6に示した第4の実施の形態で採用されている相互位相補正器17、電流補正器18それぞれを補正項が可変できるものにし、それらに対して相互位相補正器20、電流補正調整器21によって位相角補正項θb、電流補正項Irsを可変調整するようにしたことを特徴とする。なお、その他の構成要素は図6に示した第4の実施の形態と共通であるので、同一の要素には同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。

0057

この第6の実施の形態では、相互位相補正器17の自動調整は、図4に示した第2の実施の形態における位相補正器13の自動調整機構と同様に、A,B各系統のトルク電流成分偏差IqU1,IqU2が等しくなるように、相互位相補正調整器20によりこれらの偏差の差に所定のゲインG3を掛けたものによって相互位相補正項θbを加減し、各巻線3a,3bの出力トルクベクトルの向きが等しくなるように自動調整する。

0058

また電流補正器18の調整には、相互位相補正器17の調整が終了した上で、図8に示した第5の実施の形態におけるトルク補正器17の自動調整機構と同様に、誘導電動機3を一定速度で運転している状態で速度制御器6の出力の変化量がゼロになるように電流補正調整器21によってトルク指令TMの微分値に適切なゲインG4を掛け、この出力によって電流補正項Irsを調整する。

0059

これにより、電流補正量が自動的に調整され、各巻線3a,3bの発生するトルクの向きが一致し、かつ巻線間の電流値も等しくなるので、多巻線誘導電動機3として所望のトルクを発生されることができ、各巻線のインピーダンスが等しくないときでも安定な制御系を形成することができる。

発明の効果

0060

以上のように請求項1の発明によれば、交流電動機のトルクリップルをなくして滑らかに駆動でき、この交流電動機制御装置をエレベータ駆動用交流電動機に適用することにより、駆動系の異常時の救出運転を確実に行うことができ、しかも通常運転時の縦振動の発生を少なくして乗り心地の改善が図れる。

0061

請求項2の発明によれば、請求項1の発明の効果に加えて、位相補正手段が複数の巻線のトルク電流ベクトルが等しくなるように複数の巻線それぞれに対するトルク電流成分の偏差に応じて位相補正量を可変調整するので、交流電動機をより滑らかに駆動できる。

0062

請求項3の発明によれば、請求項2の発明の効果に加えて、巻線間のインピーダンスのアンバランスによるトルクリップルを低減するために、1つの巻線の電流を基準として他の巻線のトルク電流ベクトルを補正するので、交流電動機の各巻線の出力トルクベクトル量を一致させることができ、所望のトルクを出力することができ、エレベータ駆動用に適用した場合にはエレベータの乗り心地を改善することができる。

0063

請求項4の発明によれば、請求項3の発明の効果に加えて、トルク補正手段が交流電動機の速度指令が振動しないように他の巻線のトルク電流ベクトルの補正量を可変調整するので、交流電動機の各巻線間のインピーダンスのアンバランスを自動的に調整することができる。

0064

請求項5の発明によれば、各巻線間の電気位相角のずれを、各巻線の系統、すなわち3相/2相変換器及び2相/3相変換器の位相パラメータについて各巻線によって発生するトルクベクトルの向きが同一になるように補正すると共に、各巻線のトルク電流成分と励磁電流成分とが、巻線間位相角の平均値になるように変換して、各々の系統のトルク電流指令に補正項を入れるので、各巻線間のインピーダンスアンバランスが補正され、電気位相角の平均値において各巻線の出力トルクベクトルが一致するようになり、所望のトルクを出力できるとともに、交流電動機のトルクが滑らかに変化しトルクリップルを少なくできる。したがって、この交流電動機制御装置をエレベータ駆動用交流電動機に適用することにより、駆動系の異常時の救出運転を確実に行うことができ、しかも通常運転時の縦振動の発生を少なくして乗り心地の改善が図れる。

0065

請求項6の発明によれば、励磁電流ベクトルの位相パラメータの補正項を自動的に調整し、その後、各巻線のトルク電流ベクトルが等しくなるように、かつ速度指令が振動しないようにトルク電流成分をも自動的に調整することにより、各巻線間のインピーダンスアンバランスをより厳密に補正し、また電気位相角の平均値において各巻線の出力トルクベクトルがより厳密に一致するように補正することができ、所望のトルクを出力できるとともに、交流電動機のトルクを滑らかに変化させてトルクリップルを少なくでき、エレベータ駆動用交流電動機に適用したときには、乗りかごの縦振動の発生を少なくして乗り心地のいっそうの改善が図れる。

図面の簡単な説明

0066

図1本発明の第1の実施の形態の回路ブロック図。
図2上記の実施の形態における2巻線誘導電動機の巻線モデル図。
図3上記の実施の形態における2巻線誘導電動機の巻線ベクトル図。
図4本発明の第2の実施の形態における自動調整回路ブロック図。
図5本発明の第3の実施の形態の回路ブロック図。
図6本発明の第4の実施の形態の回路ブロック図。
図7上記の実施の形態における2巻線誘導電動機の巻線ベクトル図。
図8本発明の第5の実施形態の自動調整回路のブロック図。
図9本発明の第6の実施形態の自動調整回路ブロック図。
図10従来例の回路ブロック図。
図11従来の2巻線誘導電動機の巻線モデル図。

--

0067

1整流器
2a,2bインバータ
3誘導電動機
3a,3b巻線
4速度検出器
5a,5b電流検出器
6速度制御器
7ベクトル演算器
8a,8b電流制御器
9a,9b2相/3相変換器
10a,10bPWM変調器
11a,11b 3相/2相変換器
12積分器
13位相補正器
14a,14b開閉器
15 位相補正器
16トルク補正器
17 相互位相補正器
18電流補正器
19 トルク補正調整器
20 相互位相補正調整器
21電流補正調整器
22 微分器

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