特許 5941103 誘導電動機ベクトル制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5941103

(24)【登録日】2016年5月27日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】誘導電動機ベクトル制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 21/00 20160101AFI20160616BHJP

   H02P 27/04 20160101ALI20160616BHJP

【ＦＩ】

   H02P5/408 A

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2014-137862(P2014-137862)

(22)【出願日】2014年7月3日

(65)【公開番号】特開2015-15890(P2015-15890A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2014年7月3日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0077695

(32)【優先日】2013年7月3日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】593121379

【氏名又は名称】エルエス産電株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＬＳＩＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100165191

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 章

(74)【代理人】

【識別番号】100151459

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 健一

(72)【発明者】

【氏名】チョン ミ リム

【審査官】 上野 力

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５４７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１７３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０１８２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２５１８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２１３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２５９７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０００７４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２１／００

Ｈ０２Ｐ ２７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機の張力を径演算なしに制御するためのベクトル制御装置において、
制御する電動機の径演算値に代わる補償ゲインと外部から提供される指令線速度とを乗算した値に張力指令値と張力測定値とを利用して演算されたＰＩＤ出力値を加算して、前記電動機の張力を一定に維持させるための指令速度情報を生成して提供する張力速度生成部と、
前記張力速度生成部から提供される指令速度情報に基づいて前記電動機を制御するベクトル制御部と、を含み、
前記補償ゲインは、前記ＰＩＤ出力値に基づいて演算され、前記電動機の径値に対応することを特徴とするベクトル制御装置。

【請求項2】

前記張力速度生成部は、
外部から入力されるＰＩＤ指令とＰＩＤフィードバック値とを比較して、その比較によるＰＩＤ値の誤差を出力する比較器と、
前記比較器で出力される前記ＰＩＤ値の誤差を補償するための前記ＰＩＤ出力値を出力するＰＩＤ制御器と、
前記ＰＩＤ出力値を判断して、前記補償ケインを演算する補償ゲイン演算器と、
前記電動機の制御のために外部から提供された指令速度と前記補償ゲインをかけた指令速度を提供する乗算器と、
前記乗算器から出力される指令速度と前記ＰＩＤ制御器から出力されるＰＩＤ出力とを加算する加算器と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のベクトル制御装置。

【請求項3】

前記ベクトル制御装置が、前記電動機を制御する最終指令速度演算は次の式（２）に基づいて演算されることを特徴とする請求項１に記載のベクトル制御装置。
指令速度［ｒａｄ／ｓ］＝｛（線速度指令［ｒａｄ／ｓ］×補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ））＋ＰＩＤ出力［ｒａｄ／ｓ］｝・・・式（２）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導電動機ベクトル制御装置に関し、より詳しくは径演算なしワインダ制御アルゴリズムで動作する誘導電動機ベクトル制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

鉄鋼、製紙、繊維、フィルム産業のような連続的な製品生産ラインでは、複数台の電動機が同時にローラを駆動する。連続工程用ローラの制御目的は、ラインの線速度（Ｌｉｎｅ Ｓｐｅｅｄ）を一定に維持すると同時に、素材にかかる張力を一定に維持することである。ローラ間の速度偏差によって張力が高すぎると、素材が破断され、低すぎると蛇行の原因となる恐れがある。連続工程システムにおいて、上位制御器は、線速度指令により素材の径計算、電動機指令トルクを計算して、インバータに指令すると、インバータは指令トルクにより電動機を駆動することになる。従って、インバータで電動機をどの位正確に制御するかによって、鉄鋼、製紙、繊維、フィルム産業のような連続的な製品生産ラインのローラが安定的に駆動される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、動作上信頼性が向上した径演算なしワインダ制御アルゴリズムで動作する誘導電動機ベクトル制御装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明は電動機の張力を径演算なしで制御するためのベクトル制御装置において、制御する電動機の径演算値に代わる補償ゲイン値と外部から提供される指令線速度を演算した値にＰＩＤ出力値を加算して、前記電動機の張力を一定に維持させるための指令速度情報を生成して提供する張力速度生成部と、前記張力速度生成部から提供される指令速度情報の受信を受けて前記電動機の張力制御を行うベクトル制御部と、を備えるベクトル制御装置を提供する。

【0005】

前記張力速度生成部は、外部から入力されるＰＩＤ指令とＰＩＤフィードバック値とを比較して、その比較によるＰＩＤ値の誤差を出力する比較器、前記比較器で出力されるＰＩＤ値の誤差を補償するためのＰＩＤ出力を出力するＰＩＤ制御器、前記ＰＩＤ出力を判断して前記電動機の値に対応する補償ケインを演算する補償ゲイン演算器、外部から前記電動機の制御のために提供された指令速度と前記補償ゲインとをかけた指令速度を提供する乗算器、及び前記乗算器で出力される指令速度と前記ＰＩＤ制御器で出力されるＰＩＤ出力とを加算する加算器を備えることを特徴とする。

【0006】

また、前記ベクトル制御装置が前記電動機を制御する最終指令速度演算は次の式
指令速度［ｒａｄ／ｓ］＝｛（線速度指令［ｒａｄ／ｓ］×補償ゲイン（ＣｏｍｐＧａｉｎ））＋ＰＩＤ出力［ｒａｄ／ｓ］｝に基づいて演算されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明による誘導電動機ベクトル制御装置の第一効果は、補償ゲイン演算部でＰＩＤ制御器出力値を利用して補償ケインを演算することである。

【0008】

本発明による誘導電動機ベクトル制御装置の第二効果は、演算された補償ケインを指令線速に適用して、径演算なくともＰＩＤ制御器の他に張力を維持させるための線速補償をすることで、径演算を用いることなく張力を一定に維持させるための径演算なしワインダ速度制御アルゴリズムを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明を説明するために提示された径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムに対するブロック構成図。

【図2】本発明の実施形態に係る径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムに対するブロック構成図。

【図3】図２に示された補償ゲイン演算器を示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できるほど詳細に説明するために、本発明の最も好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。

【0011】

本発明は、連続工程ラインでインバータに先速度と基準張力を指令した際に、径演算機能を用いることなく実際の素材の径変化に応じた電動機の指令トルクを計算して、インバータの一定の張力を維持して、素材の破断及び蛇行が発生しないように張力制御ができる径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムに関するものである。

【0012】

素材の径に応じた電動機指令速度及び張力制御（Ｔｅｎｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）をインバータで演算して、電動機を駆動することになる。この場合、インバータは径演算アルゴリズムを用いて、それから求めた径を電動機指令速度及び張力の制御に用いて、張力ＰＩＤ制御器は、瞬間的な張力補償を行う。

【0013】

本発明は、ベクトルインバータにワインダ機能を備えて、張力ＰＩＤ制御器を利用して電動機指令トルク及び張力制御をするに当たり、素材の径演算を用いない新しい径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムを提案して、インバータの機能を向上させるようにした。

【0014】

図１は、本発明を説明するために提示された誘導電動機ベクトル制御装置を示すブロック図である。

【0015】

図１を参照して調べると、誘導電動機ベクトル制御装置は、張力速度生成部１００と、ベクトル制御部２００とを含む。

【0016】

張力速度生成部１００は、比較器１０、ＰＩＤ制御器１１、径演算器１２、加算器１、及び指令速度演算部２を含む。

【0017】

比較器１０は、外部から入力される指令速度と、外部から入力されるＰＩＤ指令と実際のＰＩＤフィードバック値（Ｆｂｋ）を比較して、その比較に伴う誤差を出力する。ＰＩＤ制御器１１は、比較器１０で出力されるＰＩＤ値の誤差を補償するためのＰＩＤ出力を出力する。加算器１は、外部から入力される指令速度とＰＩＤ制御器１１で出力されるＰＩＤ出力とを加算する。径演算器１２は、指令線速度及び最大線速指令での電動機の最高速度（ＲＰＭｍａｘ）と最小径（Ｄｍｉｎ）、速度検出器１９から検出した回転速度を利用して径を演算する。指令速度演算部２は、加算器１で出力される速度に径演算器１２から求めた径値を適用して指令速度を演算する。

【0018】

ベクトル制御部２００は、比較器３、速度制御器４、比較器５、電流制御器６、電圧座標変換器７、３相電圧変換器８、ベクトル制御インバータ９、比較器１３、スリップ演算器１４、加算器１５、積分器１６、電流座標変換器１７、及び電流変換器１８を備える。

【0019】

比較器３は、誘導電動機２０の回転速度を検出する速度検出器１９と、速度検出器１９で検出した回転速度（ω_r）と、指令速度演算部２から出力される指令値（ω_r^*）を比較して、その比較による誤差を出力する。比較器５は、比較器３で出力される速度による誤差を補償するためのトルク電流指令値（ｉ_qs^e* ）を出力する速度制御器４と、速度制御器４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_qs^e* ）と実際のトルク電流（ｉ_qs^e）とを比較して出力する。比較器１３は、外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と実際出力される磁束電流（ｉ_ds^e）とを比較して出力する。電流制御器６は、比較器５と比較器１３で比較された後出力されるトルク分電流と磁束分電流を制御器を介して各々磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e* ）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を生成して出力する。電圧座標変換器７は、電流制御器６で出力される回転座標での磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を回転座標から固定座標に変換させて出力する。３相電圧変換器８は、電圧座標変換器７で出力された固定座標での磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を固定座標の３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）に変換させて出力する。ベクトル制御インバータ９は、３相電圧変換器８の３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）を誘導電動機２０に印加して回転させるようにする。２相電流変換器１８は、誘導電動機２０で回転時検出される３相電流（ｉ_as、ｉ_bs、ｉ_cs）を受けて固定座標界のｄ軸とｑ軸に変換させた電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を出力する。電流座標変換器１７は、２相電流変換器１８で出力される固定座標の電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を回転座標の実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）に変換させて出力する。スリップ演算器１４は、速度制御器４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e* ）と外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e* ）と誘導電動機回転子時定数（Ｔ_r）を利用して、スリップ周波数（ω_sl）を計算する。加算器１５は、スリップ演算器１４で計算されたスリップ周波数（ω_sl）と速度検出器１９で検出された速度（ω_r）を加算する。積分器１６は、加算器１５で加算された値を積分して、電圧座標変換器７と電流座標変換器１７で用いられる回転子磁束の位置（θ）を設定する。

【0020】

続いて、図１に示されたベクトル制御装置について説明する。誘導電動機２０が回転すると、速度検出器１９で回転速度（ω_r）を検出して、その検出した速度を出力する。外部から入力される指令速度と、外部から入力されるＰＩＤ指令と実際のＰＩＤフィードバック値（Ｆｂｋ）を比較して、その比較による誤差を出力する比較器１０の出力誤差を補償するためのＰＩＤ出力を出力するＰＩＤ制御器１１の出力を加算する加算器１に速度を出力する。

【0021】

指令線速度及び最大線速指令での電動機の最高速度（ＲＰＭｍａｘ）と最小径（Ｄｍｉｎ）、速度検出器１９から検出した回転速度を利用して径を演算する径演算器１２から出力された径値を加算器１に出力される速度に適用して、最終速度指令（ω_r^*）を演算する指令速度演算部２の出力が、比較器３の非反転端子（＋）に入力されると、比較器３は、その反転端子（−）に入力される速度検出器１９からの回転速度（ω_r）を受けて、二つの値の誤差を求めて速度制御器４に出力する。

【0022】

また、外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）を比較器１３の非反転端子（＋）に入力する。誘導電動機２０の回転時誘導電動機２０で検出した３相電流（ｉ_as、ｉ_bs、ｉ_cs）を２相電流変換器１８で固定座標界２相電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を各々出力する。２相電流変換器１８で出力した固定座標界２相電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）は、電流座標変換器１７に入力されて、回転座標の実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）を出力する。そこで、電流座標変換器１７で出力される磁束分電流（ｉ_ds^e）は、比較器１３の反転端子（−）に出力する。すると、比較器１３は、外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と電流座標変換器１７で出力される実際の磁束電流（ｉ_ds^e）との誤差を求めて電流制御器６に出力する。そして、比較器５は、速度制御器４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）を非反転端子（＋）に入力を受けて、電流座標変換器１７で出力される実際のトルク電流（ｉ_qs^e）を反転端子（−）に入力を受けて、二つの値の誤差を求めて、その求めた誤差を電流制御器６に出力する。すると、比較器で出力されるトルク分電流と比較器で出力される磁束分電流の入力を受けた電流制御器６は、制御を介して磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を電圧座標変換器７に出力する。電圧座標変換器７は、磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を入力として受けて、３相電圧変換器８を介して３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）に変換させてベクトル制御インバータ９に提供する。そこで、ベクトル制御インバータ９は、３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）を誘導電動機２０に印加する。従って、誘導電動機２０は回転して、この時、電流座標変換器１８と２相電流変換器１７を介して、実際の回転座標にｄ軸とｑ軸に変換した実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）を生成して、このように生成された電流中磁束電流（ｉ_ds^e）は、比較器１３に出力して、トルク電流（ｉ_qs^e）は、比較器に出力する。そして、スリップ演算器１４は、速度制御器４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）と外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と誘導電動機回転子時定数を利用して、スリップ周波数（ω_sl）を計算して加算器１５の一側端子に出力する。

【0023】

すると、加算器１５は、速度検出器１９で出力される速度（ω_r）とスリップ演算器１４で出力されるスリップ周波数（ω_sl）を加算して積分器１６に出力して、積分器１６は、加算器１５で出力される値に対し積分した値、即ち、回転子磁束の位置（θ）を電圧座標変換器７と電流座標変換器１７に出力する。従って、電圧座標変換器７と電流座標変換器１７は、積分器１６から入力される回転子磁束の位置（θ）に応じて座標変換を制御して、以後の動作は前述したとおりである。

【0024】

今まで調べたベクトル制御装置は、張力を維持させるためのトルク指令を得るために基本的に演算された径値を適用して指令速度を出力することになる。この時、径の演算のためには、ユーザがワインダシステムの正確な最大線速、ボビン（Ｂｏｂｂｉｎ）径、ギア比を知っておかなければならない。しかし、実際に種々の径のボビンが用いられる所があったり、径演算のための正確な測定値が得られない場合があって、この時、径演算機能を用いないと、ＰＩＤ制御 器だけで実際の径変化に伴うトルク指令変動値を補償することになる。このような場合、ＰＩＤ制御器が飽和されて、瞬間的な変動により素早い制御ができなくなる。従って、径演算器なくてもＰＩＤ制御器出力値が飽和されることなく、実際的な径変化に対応できる制御技術に対する必要性が提起される。

【0025】

これを解決するために、本発明のベクトル制御装置は、上位制御器がインバータに先速度と張力を指令した際に、印加された線速に径値に代わる補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）値を適用して、指令線速を演算した後、印加された張力指令と張力センサを介して得られた張力測定値を利用して、演算されたＰＩＤ制御器出力値を指令線速に加算して、張力を一定に維持させるための指令速度を演算する。この時、ＰＩＤ制御器出力値は、飽和されないようにするために、補償ゲイン演算に用いられる。計算された最終指令速度を利用して、電動機を駆動する連続工程ラインで径演算器を用いない径演算なしワインダ制御アルゴリズムを実現することによって、ベクトル制御方式のインバータの機能向上が期待できる。

【0026】

図２は、本発明の実施形態に係る径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムに対するブロック構成図で、図３は、図２に示された補償ゲイン演算器を示すブロック図である。

【0027】

図２を参照して調べると、本実施形態に係る径演算なし速度制御ワインダアルゴリズムを実現するベクトル制御装置は、張力速度生成部３００及びベクトル制御部４００を備える。

【0028】

張力速度生成部３００は、乗算器３１及び加算器３２、補償ゲイン演算器４０、ＰＩＤ制御器４１及び比較器４３を含む。

【0029】

乗算器３１は、外部から電動機５０の制御のために提供された指令速度と補償ゲイン演算器４０で出力される補償ゲインをかけた指令速度を提供する。加算器３２は、乗算器３１で出力される指令速度とＰＩＤ制御器４１で出力されるＰＩＤ出力とを加算する。比較器４３は、外部に入力されるＰＩＤ指令とＰＩＤフィードバック値（Ｆｂｋ）を比較して、その比較による誤差を出力する。ＰＩＤ制御器４１は、比較器４３で出力されるＰＩＤ値の誤差を補償するためのＰＩＤ出力を出力する。補償ゲイン演算器４０は、ＰＩＤ制御器４１のＰＩＤ出力を判断して、前記電動機の径値に対応する補償ケインを演算する。

【0030】

また、速度検出器４９は、誘導電動機５０の回転速度を検出する。

【0031】

ベクトル制御部４００は、比較器３３、速度制御器３４、比較器３５、電流制御器３６、電圧座標変換器３７、３相電圧変換器３８、ベクトル制御インバータ３９、比較器４２、スリップ演算器４４、加算器４５、積分器４６、電流座標変換器４７、及び電流変換器４８を備える。

【0032】

比較器３３は、速度検出器４９で検出した回転速度（ω_r）と、加算器３２から出力される指令値（ω_r^*）を比較して、その比較による誤差を出力する。速度制御器３４は、比較器３３で出力される速度による誤差を補償するためのトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）を出力する。比較器３５は、速度制御器３４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）と実際のトルク電流（ｉ_qs^e）を比較して出力する。比較器４２は、外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と実際出力される磁束電流（ｉ_ds^e）を比較して出力する。

【0033】

電流制御器３６は、比較器３５と比較器４２で比較された後出力されるトルク分電流と磁束分電流を制御器を介して各々磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を生成して出力する。

【0034】

電圧座標変換器３７は、電流制御器６で出力される回転座標での磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を回転座標から固定座標に変換させて出力する。

【0035】

３相電圧変換器３８は、電圧座標変換器３７で出力された固定座標での磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を固定座標の３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）に変換させて出力する。ベクトル制御インバータ３９は、３相電圧変換器３８の３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）を誘導電動機５０に印加して回転させるようにする。２相電流変換器４８は、誘導電動機５０で回転時検出される３相電流（ｉ_as、ｉ_bs、ｉ_cs）を受けて、固定座標界のｄ軸とｑ軸に変換させた電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を出力する。

【0036】

電流座標変換器１７は、２相電流変換器４８で出力される固定座標の 電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を回転座標の実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）に変換させて出力する。スリップ演算器４４は、速度制御器３４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）と外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と誘導電動機回転子時定数（Ｔ_r）を利用してスリップ周波数（ω_sl）を計算する。加算器４５は、スリップ演算器４４で計算されたスリップ周波数（ω_sl）と速度検出器４９で検出された速度（ω_r）を加算する。積分器４６は、加算器４５で加算した値を積分して電圧座標変換器３７と電流座標変換器４７で用いられる回転子磁束の位置（θ）を設定する。

【0037】

このように構成された本実施形態に係る誘導電動機ベクトル制御装置に対し詳細に説明すると以下のとおりである。

【0038】

初期に設定された補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）値が印加された指令線速度にかけられて、線速指令が出力される。この出力された線速にＰＩＤ制御器４１の出力を加算して最終指令速度（ω_r^*）が出力される。ワインダの運転が進行されるにつれ、素材の径は変化することになり、このような変化により張力も変わることになる。この時、張力を一定に維持させるために、ＰＩＤ制御器４１を介して指令速度値を変化させることになるが、ＰＩＤ制御器４１の出力値が一程設定値（ＰＩＤ Ｏｕｔｐｕｔ制限値）以上になると、補償ゲイン演算器４０で補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）値を自動で加減して、指令線速に乗算器３１を介してその値を補償することになって、ＰＩＤ制御器４１で変化させる速度値を減らすことができるようになる。補償ゲイン演算器４０は、図３に詳細を示す。

【0039】

演算された補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）とＰＩＤ制御器１１出力を介した最終指令速度演算は次の式（１）に基づいて演算される。

【0040】

指令速度［ｒａｄ／ｓ］＝｛（線速度指令［ｒａｄ／ｓ］×補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ））＋ＰＩＤ出力［ｒａｄ／ｓ］・・・式（１）

【0041】

加算器３２で演算した速度指令値（ω_r^*）が比較器３３の非反転端子（＋）に入力されると、比較器３３は、その反転端子（−）に入力される速度検出器４９からの回転速度（ω_r）を受けて、二つの値の誤差を求めて、速度制御器３４に出力する。速度制御器３４の出力は、比較器３５の非反転端子（＋）に入力される。外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）を比較器４２の非反転端子（＋）に入力する。誘導電動機５０の回転時誘導電動機５０で検出した３相電流（ｉ_as、ｉ_bs、ｉ_cs）を２相電流変換器４８で固定座標界２相電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）を各々出力する。

【0042】

２相電流変換器４８で出力した固定座標界２相電流（ｉ_ds^s、ｉ_qs^s）は、電流座標変換器４７に入力されて、回転座標の実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）を出力する。そこで、電流座標変換器４７で出力される磁束分電流（ｉ_ds^e）は、比較器４２の反転端子（−）に出力する。

【0043】

すると、比較器４２は、外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と電流座標変換器４７で出力される実際の磁束電流（ｉ_ds^e）との誤差を求めて、電流制御器３６に出力する。そして、比較器３５は、速度制御器３４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）を非反転端子（＋）に入力を受けて、電流座標変換器４７で出力される実際のトルク電流（ｉ_qs^e）を反転端子（−）に入力を受けて、二つの値の誤差を求めて、その求めた誤差を電流制御器３６に出力する。すると、比較器３５で出力されるトルク分電流と比較器４２で出力される磁束分電流の入力を受けた電流制御器３６は、制御を介して磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）を電圧座標変換器４７に出力する。電圧座標変換器３７は、磁束分電圧指令値（ｖ_ds^e*）とトルク分電圧指令値（ｖ_qs^e*）の入力を受けて、３相電圧変換器３８を介して３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）に変換させて、ベクトル制御インバータ３９に提供する。そこで、ベクトル制御インバータ３９は、３相電圧（ｖ_as、ｖ_bs、ｖ_cs）を誘導電動機５０に印加する。従って、誘導電動機５０は、回転して、この時電流座標変換器４７と２相電流変換器４８を介して実際の回転座標にｄ軸とｑ軸に変換した実際の磁束分電流（ｉ_ds^e）とトルク分電流（ｉ_qs^e）を生成して、このように生成された電流のうち磁束電流（ｉ_ds^e）は比較器４２に出力して、トルク電流（ｉ_qs^e）は、比較器３５に出力する。

【0044】

そして、スリップ演算器４４は、速度制御器３４で出力されるトルク電流指令値（ｉ_ds^e*）と外部から入力される磁束電流指令値（ｉ_ds^e*）と誘導電動機回転子時定数（Ｔ_r）を利用してスリップ周波数（ω_sl）を計算して、加算器４５の一側端子に出力する。すると、加算器４５は、速度検出器４９で出力される速度（ω_r）とスリップ演算器４４で出力されるスリップ周波数（ω_sl）を加算して積分器４６に出力して、積分器４６は、加算器４５で出力される値に対し積分した値、即ち、回転子磁束の位置（θ）を電圧座標変換器３７と電流座標変換器４７に出力する。従って、電圧座標変換器３７と電流座標変換器４７は、積分器４６から入力される回転子磁束の位置（θ）に応じて座標変換を制御して、以後の動作は前述したとおりである。

【0045】

今まで調べた本実施形態に係る誘導電動機ベクトル制御装置の第一の効果は、補償ゲイン演算部４０でＰＩＤ制御器４１出力値を利用して、補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）を演算する。第二の効果は、演算された補償ゲイン（Ｃｏｍｐ Ｇａｉｎ）を指令線速に適用して径演算なくでもＰＩＤ制御器４１の他に張力を維持させるための線速補償を行う。これにより、径演算を用いることなく張力を一定に維持させるための径演算なしワインダ速度制御アルゴリズムを実現することができる。

【0046】

以上、代表的な実施形態を介して、本発明に対し詳細に説明したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者は、上で述べた実施形態に対し本発明の範疇から逸脱しない限り、多様な変形が可能であることを理解するであろう。従って、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限定されて定まることなく、後述する特許請求範囲だけでなくこの特許請求範囲と均等物よって定まらなければならない。

【符号の説明】

【0047】

１００，３００ 張力速度生成部
２００，４００ ベクトル制御部

【図1】

【図2】

【図3】