磁束ベクトル制御

インバータの出力周波数にかかわらず、モータの磁束が所定の値になるようにインバータ出力電圧を制御することにより、トルク特性を改善し低周波数域から高周波数域まで定トルク特性を得る制御。

と説明文をインターネットで見つけましたが、意味がいまいち理解できません。モータに加える電流は、励磁電流と電機子電流で、励磁電流を一定にしてやることでトルクを一定にしてやるという解釈でいいのでしょうか？？VVVF方式だと低周波数では、電圧が下がり、トルクはその２乗に比例するため、磁束ベクトル制御だと、低周波数でもトルクを一定に制御できるということ？？

No.3 回答者： Denkigishi 回答日時： 2009/05/16 19:11

誘導電動機の電流をトルク分と励磁分に分けて考えるのは理論として正しいのですが、結構難しいので、別の表現方法で説明を補足してみます。

誘導電動機の回転数の式　N＝Ns（1-s)　から本件を考えてみます。
Nsは同期速度です。Ns＝120f/P　すなわち、周波数と比例します。従って回転数を変えるためには周波数を調整します。同時に電圧も前もって設定された関数に従って自動的に変わります。
sは滑りで、負荷トルクによって変わるので、周波数が変わらず負荷トルクだけ変動した場合には回転数が変動します。
このトルク変動による回転数変動を減らしたい場合には、ベクトル制御式あるいは力率制御式のインバータを使います。両者はいずれも、電流が演算によって得られた好ましい値になるように、電圧を調整して、その結果として、モータの発生トルクを負荷が要求するトルクに見合うようにします。この制御の結果、負荷トルクが変動しても滑りすなわち回転数は変動しにくくなります。

No.2 回答者： foobar 回答日時： 2009/05/16 17:25

誘導機では、界磁巻き線と電機子巻き線が分離してないので、If,Iaという具合にはいえません。

ベクトル制御を使って、誘導機を速度制御するときには、まず、操作量をトルクにとった速度制御系を組んで、トルクを制御(操作）するところにベクトル制御を適用する構成にすることが多いようです。

ベクトル制御を適用しないばあい、誘導機の直接トルク制御は難しいです。（励磁分とトルク分が干渉したりするので）

（ベクトル制御は、誘導機以外にも永久磁石界磁同期機の制御などにも使われています。その場合でも、固定子電流を有効分（トルク分）と無効分（励磁分）に分けて考える、という点は同じです。）

No.1 回答者： foobar 回答日時： 2009/05/14 06:09

ベクトル制御は、交流電動機で使われる制御です。

誘導電動機で説明すると、
誘導電動機に流れる電流を励磁成分とトルク成分に分離します。
すると、軸トルクは、(二次鎖交）磁束＊トルク成分で表すことができ、励磁成分を一定に保ち磁束を一定に保っておけば、トルク成分を制御することで、直流電動機と同様に、軸トルクを(直接かつ高速に)制御できるようになります。
この制御を使えば、誘導電動機でも制御特性が良い直流電動機と同程度の制御特性を実現できます。

ちなみに、VVVF方式は、電圧、周波数ともに可変にする制御方式ですので、ベクトル制御かどうかとは直接は関係ありません。（ベクトル制御をするためには、VVVFの電源が必要ではありますが。）
また、ベクトル制御下でも、低速じには電圧は下がります。（電圧は、磁束*周波数に比例するので）

この回答への補足

早速の御回答有難うございます。

考え方を整理さして下さい。
電流の励磁成分とは　界磁磁束B＝K・If　のIf(励磁電流）のことで、
トルク成分とは　トルクT=K・B・Ia　のIa（電機子電流）のことでよろしいのでしょうか？　Iaの出力をコントロールしてトルクを一定にするということですか？？トルクのコントロールは分かるとして、速度の制御の原理はどのようになっていますか？？

また、ベクトル制御でない場合はインバータ制御では、トルクのコントロールは難しいのですか？？

補足日時：2009/05/14 21:39